DE1279242B - Elektronisches Festkoerperbauelement zum Schalten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/fflWW> PATENTAMT Int. CL:

HOIl

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21g-41/00

Nummer: 1 279 242

Aktenzeichen: P 12 79 242.6-33 (M 65620)

Anmeldetag: 18. Juni 1965

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Gegenstand der Erfindung ist ein elektronisches Festkörperbauelement zum Schalten, das in halbleitendem Zustand seinen Widerstand in Abhängigkeit von elektrischen Feldern vorherbestimmter Polarität von einem hohen Wert aus zu einem m'edrigen Wert und umgekehrt ändern kann. Die Erfindung beruht darauf, daß Gläser mit einem Gehalt an Arsen, Phosphor, Schwefel und Jod gefunden wurden, die, wenn sie auf geeignete Weise in Halbleitervorrichtungen angeordnet werden, unter der Einwirkung eines elektrisehen Feldes ein ausgeprägtes und und charakteristisches polaritätsempfindliches unsymmetrisches Schalten zeigen.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß

a) das Bauelement eine Unterlage aus metallischem ^lg Aluminium aufweist, deren Oberfläche erstens eine Rauhigkeit von nicht mehr als ungefähr 0,625 Mikron (quadratischer Mittelwert) aufweist und die zweitens im wesentlichen frei von Aluminiumoxyd ist,

b) die genannte Oberfläche mit einer in bezug auf die Unterlage zumindest teilweise orientierten aufgedampften Schicht eines Glases mit einer Dicke von nicht mehr als ungefähr 0,025 mm versehen „ ist, deren Mindestbreite wenigstens das Doppelte der Dicke beträgt, und

c) das genannte Glas aus einem System der nachstehend angeführten Glassysteme besteht:

Elektronisches Festkörperbauelement zum
Schalten

Anmelder:

Minnesota Mining & Manufacturing Company,

Saint Paul, Minn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke

und Dipl.-Ing. H. Agular, Patentanwälte,

8000 München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:

William R. Eubank,

David Lee Cross, Saint Paul, Minn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. Juni 1964 (376483)

	As-	Glassystem	Phosphor (P)	Zusamm Arsen (AS)	ensetzungen (Atorr Antimon (Sb)	lprozent) Schwefel (S)	Jod ω
T	As-	-S-I		11 bis 44		40 bis 92	2 bis 28
fT	P —	_Sb — S — I		5 bis 36	5 bis 35	40 bis 56	5 bis 25
TTT	ρ	Sb — S — I	Ibis 8		29 bis 40	42 bis 52	5 bis 20
TV	P —	As — S — I	1 bis 12	20 bis 40		40 bis 60	5 bis 20
V	As —Sb-S —I ....	1 bis 10	5 bis 35	>0 bis 35	41 bis 54	2 bis 22

d) mindestens ein Teil der Oberfläche der Glasschicht mit einer weiteren leitenden Elektrode versehen ist.

Die Glassorten, die für die Erfindung geeignet sind, können — wie ersichtlich — als aus einem ternären System, drei quaternären und einem quinären System bestehend angesehen werden, wobei die Gesamtzahl der Atomprozente der betreffenden Elemente in jeder gegebenen Glaszusammensetzung immer 100 beträgt.

Das vorstehend genannte Glassystem I ist in der USA.-Patentschrift 3 024 119 beschrieben worden. Die Glassysteme II und III sowie IV und V, die im geschmolzenen Zustand einen ungewöhnlich hohen Dampfdruck aufweisen, sind an anderer Stelle beschrieben worden und als solche nicht Gegenstand der Erfindung.
Die in der Tabelle I angeführten Beispiele zeigen mit solchen typischen Gläsern bedampfte Aluminiumunterlagen, die für die Erfindung geeignet sind, und deren Aussehen und Schaltmerkmale:

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Tabelle I
Aluminiumunterlage mit dünnen, orientierten, aufgedampften Glasschichten¹)

	Ausgangszusammensetzung	P	des Glases Atomprozent	, Sb [ S	48	1	Aussehen des auf die Unterlage aufgedampften dünnen Films	Schaltmerkmale
Beispiel:			Äs		24
				53	15
System I		37		84	22	schimmernd, glasig, stetig	gut polar
1		36			9	dasselbe wie Beispiel 1	gut polar
2		38		48	3	glasig, etwas uneben	polar, etwa erratisch, c
3		13		48		glasig, jedoch uneben	wie Beispiel 3
4			21	48	15
System II		16	5	54	15	dasselbe wie Beispiel 1	gut polar
5		32	32		15	dasselbe wie Beispiel 1	gut polar
6		5	36	48	7,5	dasselbe wie Beispiel 1	gut polar
7		2,5		48		dasselbe wie Beispiel 1	nur symmetrisch Schalten .
8	4		33		15
System III	8		29	48	15	glasig, zusammenhängend
9				48		nicht sehr glatt	gut polar
10	12			45	15
System IV	4	25		50	15	glasig, jedoch uneben	polar, erratisch, c
11	1	33		60	18	glasig, gleichmäßig	gut polar
12	8	36		40	2	glasig, gleichmäßig	gut polar
13	1	40			3	glasig, gleichmäßig	gut polar
14	15	36			25	glasig, gleichmäßig	gut polar
15		20		48		schlechter Belag,	kann nicht geschaltet werden
16				54		stumpf und ungleichmäßig
	4		18	41	15
System V	4	15	5	48	2	glasig, gleichmäßig	gut polar
17	2	35	30		22	glasig, ungleichmäßig	polar, erratisch, c
18	10	5	15	15	glasig, gleichmäßig	gut polar
19	10			glasig, gleichmäßig	gut polar
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1) Bei diesen Beispielen besteht die Aluminiumunterlage aus Streifen mit einer "Länge von ungefähr 15,25 cm, einer Breite Von ungefähr 1,27 cm und einer Dick& von ungefähr 0,4 mm und mit einer Oberfläche, die eine Glätte von ungefähr 0,075 bis 0,125 Mikron (quadratischer Mittelwert) aufweist und mit einer 20%igen NH^OEWLösung frisch geätzt wurde.

Im allgemeinen sind die für die erfindungsgemäßen elektronischen Festkörperbauelemente verwertbaren Gläser dadurch charakterisiert, daß sie eine Aluminiumfläche benetzen und an dieser haftenbleiben. Diese Aluminiumunterlage zeichnet sich dadurch aus, daß sie

1. eine Rauhigkeit von nicht mehr als ungefähr 0,625 Mikron (quadratischer Mittelwert) aufweist,

2. im wesentlichen frei von Aluminiumoxyd ist und

3. beim Aufdampfen des Glases eine Temperatur von nicht mehr als ungefähr 500° C besitzt.

Die Rauhigkeit kann durch eine Längenangabe, die Rauhtiefe, erfaßt werden. Die gewöhnlich in Mikron angegebene Rauhtiefe wird zwischen zwei parallelen Bezugsebenen gemessen, die das Oberflächengebirge einhüllen.

Die obigen Glassysteme IV und V zeichnen sich nicht nur durch die Fähigkeit aus, die Alurainiumfläche zu benetzen und an dieser zu haften, sondern auch dadurch, daß ihr Dampfdruck bei Temperaturen von ungefähr 500 bis 600° C mehr als etwa 10 Torr beträgt und auch die entsprechenden Dampfdrücke der anderen erfindungsgemäß verwendbaren Glaszusammensetzungen übersteigt Solche hohen Dampfdrücke sind von Vorteil beim Aufdampfen der dünnen Beläge auf die Aluminiumunterlagen, weshalb die Glassysteme IV und V bei der Herstellung der elektronischen Festkörperbauelemente gemäß der Erfindung bevorzugt werden.

Der Ausdruck »im wesentlichen oxydfrei«, der in bezug auf die Oberfläche der für die Schaltelemente der Erfindung benutzten Aluminiumunterlagen gebraucht wird, besagt, daß sie kein Aluminiumoxyd aufweist äußer demjenigen, das bei Einwirkung von Luft bei Raumtemperatur (2O⁰C) ungefähr 12 Stunden lang entsteht, nachdem die Aluminiumoberfläche zuerst in 50· eine wäßrige Lösung von 20°/ö Ammomumhydroxyd bis zur Entfernung des gesamten Aluminrumoxyds eingetaucht, aus der Lösung entfernt, mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde.

Vor dem Aufdampfen des Glases soll die Oberfläche der Aluminiumunterlage »gereinigt« werden. Es wird für die Zwecke der Erfindung vorgezogen, die Oberfläche des Aluminiums durch eine chemische Behandlung zu ätzen, um die Oxydschicht zu entfernen. Nachstehend wird ein solches bevorzugtes Ätzverfahren beschrieben:

1. Abspülen der Oberfläche der Aluminiumunterlage mit einer Lösung von Trichloräthylen oder mit einer anderen geeigneten entfettenden Flüssigkeit.

5- 2. Trocknen der abgespülten Oberfläche an der Luft.

3. Einlegen der Aluminiumunterlage in ein Bad aus Ammoniumhydroxyd und destilliertem Wasser (10 bis 20% NH₄OH) für ungefähr 5 Minuten

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oder bis eine von der Oberfläche des Aluminiums so daß der Glasbelag zu dick wird, und die Aluminiumausgehende Gasentwicklung beobachtet wird. unterlage sich bis auf die Schmelztemperatur des

4. Abspülen der geätzten Aluminiumfläche in drei ^Glases erhitzen kann. Sonst ändert der Glasbelag seine verschiedenen Bädern aus destilliertem Wasser. Eigenart, wird verschieden dick und eignet sich nicht Die Aluminiumstreifen werden in jedes Bad bei ^{5 melir fur dle} Herstellung der Bauelemente nach der Raumtemperatur 5 bis 10 Minuten lang einge- Erfindung.

taucht Em wichtiges Merkmal des Glasbelages besteht

5. Trocknen der abgewaschenen Oberfläche an der darin, daß er eine geordnete Struktur in bezug auf die τ λ, ° Aluimmumunterlage besitzen kann, wie aus der

ίο Röntgenstrukturanalyse hervorgeht. Es wird ange-

Für die Zwecke der Erfindung soll die Oberfläche nommen, daß dieses Ordnen der Glasstruktur in den der Aluminiumunterlage vorzugsweise Reflektoreigen- dünnen Belägen eine wichtige Rolle bei den Schaltschaften aufweisen, mit denen im Handel ein Alumi- eigenschaften und der Polaritätsempfindlichkeit spielt, niumblech charakterisiert wird, dessen Oberfläche eine Bekanntlich bezieht sich der Ausdruck »geordnet« Rauheit von nicht mehr als ungefähr 0,125 Mikron 15 auf eine feststehende Beziehung zwischen den Atomen besitzt (quadratischer Mittelwert). in der Glasschicht und den Atomen der Oberflächen-Auf die Aluminiumunterlage können dünne Schich- schicht der Unterlage. Es wird ohne Bindung an eine ten der oben beschriebenen Glassysteme nach allen Theorie angenommen, daß die Aluminiumunterlage herkömmlichen Verfahren aufgedampft werden. die Art des Aufdampfens der Glaszusammensetzungen Wie bereits oben erwähnt, soll die Aluminium- 20 beeinflußt. Beim Aluminium haben die Metallkristalle unterlage zu dem Zeitpunkt, wenn das Glas durch in der Oberfläche eine Vorzugsrichtung, was zumindest Aufdampfen auf die Aluminiumoberfläche aufgebracht eine teilweise Orientierung der aufgedampften Glaswird, eine Temperatur von nicht mehr als etwa 500° C schichten bewirkt. Übersteigt die Dicke dieser Schichaufweisen. Die aufzubringende Glasmasse wird näm- ten einen Wert von ungefähr 0,025 mm, so erfolgt, wie Hch auf eine Temperatur im Bereich von 500 bis 25 sich herausgestellt hat, kein polaritätsempfindliches 600⁰C erhitzt. Wenn die Aluminiumunterlage eine Schalten, da bei einer 0,025 mm übersteigenden Dicke Temperatur von nicht mehr als etwa 500° C besitzt, der Glasschicht, das Glas nicht mehr in der Weise teilkann die verdampfte Glasmasse die Aluminium- weise orientiert wird, wie es für das polaritätsempfindoberfläche, die also eine niedrigere Temperatur auf- liehe Schalten erforderlich ist.

weist, gut benetzen, und es wird eine ausgezeichnete 30 Die F i g. 1 und 2 zeigen ein typisches Festkörper-Haftung der Glaszusammensetzung an der Aluminium- bauelement 50 nach der Erfindung in einer zum Unteroberfläche erzielt. suchen der elektrischen Merkmale und der Schalt-Ein Verfahren, das sich als besonders befriedigend fähigkeit geeigneten Anordnung, die in F i g. 1 darerwiesen hat, geht von einem Glas aus, das in einem gestellt ist. Das Schaltelement 50 besteht aus einer geschlossenen Rohr hergestellt worden ist. Das Glas 35 dünnen aufgedampften Schicht 21 aus Glas auf einer wird danach in einem offenen Rohr nochmals ge- Aluminiumunterlage 22, deren unterer Teil in der schmolzen. Die Alüminiumunterlage (im allgemeinen F i g. 2 weggeschnitten ist. In dem in der Mitte geein Blechstreifen) wird in die Dämpfe oberhalb der legenen Teil der frei liegenden Oberfläche der Glas-Glasschmelze so lange hineingehalten, bis sich ein zu- schicht 21 wird eine kleine Menge eines leitenden sammenhängender Belag gebildet hat. Dies erfordert 40 Elektrodenmaterials 25 aufgebracht, welche mit der im allgemeinen eine Zeit von 2 bis 3 Minuten. Während Oberfläche des Glases 21, ohne diese zu beschädigen, dieser Zeit kann die Temperatur an der Oberfläche der einen elektrischen Kontakt, z. B. mit der zugespitzten Aluminiumunterlage um mehrere hundert Grad Celsius Elektrode 24, herstellt.

ansteigen, bleibt jedoch im allgemeinen unter der Tem- Das Element 50 kann auf einem Sockel 37 (F i g. 1) peratur des geschmolzenen Glases. 45 zwischen einer zugespitzten Elektrode 24 aus Wolfram Nachdem sich die gewünschte Menge auf der Unter- od. dgl., die mit der Glasfläche 21 über den Silberbelag lage als glatte Glasschicht niedergeschlagen hat, wird 25 in Berührung steht, und zwischen einer zweiten die Unterlage aus dem Rohr herausgenommen und an Elektrode 23 gleicher Ausführung angeordnet werden, der Luft bei Raumtemperatur abgekühlt. Das nieder- F i g. 4 stellt eine Schaltung dar mit zwei Mitteln, geschlagene Glas bildet auf der Alüminiumunterlage 50 durch die der leitende Zustand in einem Festkörpereinen im wesentlichen zusammenhängenden Belag mit bauelement 50 gemäß der Erfindung hergestellt werden einem glänzenden und schimmernden farbigen Aus- kann, und mit drei Mitteln zum Schalten des Elements sehen. 50. In der Schaltung nach der F i g. 4 ist das Element Die Dicke des Belages hängt erheblich von der Zeit 50 im Herstellungszustand (d. h. nicht leitend) angeab, während der die Aluminiumunterlage in den 55 ordnet. Von einer Spannungsquelle 51 aus wird auf das Dämpfen oberhalb der Schmelze verbleibt; die Belag- Element 50 durch Schließen des einpoligen Zweiwegedicke beträgt vorzugsweise ungefähr 0,00175 bis schalters 52 zum Kontakt 53 ein elektrisches Feld in 0,025 mm (mit einem Mikrometerinstrument gemessen). der Größenordnung von ungefähr 4000 Volt/mm, je Jedoch sind auch Niederschläge, die etwas dicker oder nach dem Aufbau des Elements 50, zur Wirkung gedünner sind, geeignet, solange sie polaritätsempfind- 60 bracht. Entsprechend der Art des Elements 50 begrenzt liehe Schaltmerkmale aufweisen, wenn sie, wie nach- ein geeigneter Widerstand 54 mit einem Wert von stehend noch angegeben wird, aktiviert, d. h. leitend beispielsweise 50 Kiloohm den durch das Element 50 gemacht werden. Nach dem Abkühlen werden die fließenden Strom und wirkt als Spannungsteiler, bis Glasschichten auf den Aluminiumunterlagen auf ihre das Element halbleitend gemacht worden ist.
Schalt- und elektrischen Eigenschaften in der noch zu 65 Andererseits kann das Festkörperbauelement 50 beschreibenden Weise untersucht. auch mit Hilfe eines Kondensators 55 leitend gemacht Es muß darauf geachtet werden, daß die Aluminium- werden, der anfänglich durch Schließen des Schalters 56 unterlage nicht zu lange in den Glasdämpfen verbleibt, von der Spannungsquelle 51 aufgeladen wird. Der

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Kondensator 55 wird dann über den Widerstand 54 eine Umschaltung in den Zustand kleinen Widersowie das Element 50 durch Öffnen des Schalters 56 Standes erfolgt. Ein Wechselstrom von 60 Perioden und durch Schließen des einpoligen Zweiwegeschalters schaltet daher das Element 50 120mal um, so daß es 52 zum Kontakt 57 entladen. F i g. 3 zeigt die Span- sich 60mal im Zustand des hohen Widerstandes und nungs-Strom-Kennlinie des leitend gemachten Bau- 5 60mal im Zustand geringen Widerstandes befindet. Bei elements. Wird an das Element 50 eine positive Span- höheren Frequenzen in der Größenordnung von nung angelegt, so erfolgt ausgehend vom Ursprung ein 200 kHz oder mehr, wirkt sich die Kapazität des hoher Widerstandsabfall längs der Kurve 95. Bei einem Elements 50 aus und stört notwendigerweise die Schalt-Wert von ungefähr 4000 Volt/mm (Punkt 96) steigt die zuverlässigkeit. Dies bedeutet jedoch keine Schwierig-Stromstärke rasch an. Es wird dann der Kurve 97 bis io keit, wenn eine Impulsfolge verwendet wird, wie sie für zum Punkt 98 gefolgt, während welcher Zeit ein Schaltungskreise von Elektronenrechnern charakterirascher Übergang zu einem Zustand geringen Wider- stisch ist. Ein fortgesetztes Umschalten mit Wechselstands erfolgt. Die Spannung sinkt dann längs des strom dient als bequeme Möglichkeit zum Zählen der Kurventeiles 79 auf den Wert Null ab. Anzahl von Umschaltungen des Bauelementes 50.

Das Element 50 mit der nunmehr hergestellten Leit- 15 F i g. 3 ist eine graphische Darstellung der Spanfähigkeit befindet sich anfangs in einem Zustand gerin- nungs-Strom-Kennlinie eines Bauelementes gemäß der gen Widerstands und kann in einen Zustand hohen Erfindung. Wird an das Festkörperbauelement 50 eine Widerstands dadurch versetzt werden, daß verhältnis- kleine negative Spannung angelegt (unter der Anmäßig niedrige Spannungen angelegt werden, wie dies nähme, daß das Element 50 sich im Zustand geringen für die Festkörperbauelemente der Erfindung typisch 20 Widerstandes befindet), so beginnt die Spannungsist. Strom-Kurve am Ursprung und steigt linear längs der . Durch Schließen des einpoligen Schalters 58 zum Kurve 70 an, bis der Punkt 71 erreicht ist. An diesem Kontakt 59 wird das Element aus dem Zustand niedri- Punkt, der einem Wert von z. B. ungefähr 0,2 Volt und gen Widerstands in den Zustand hohen Widerstands 0,8 Milliampere entspricht, unterliegt das Element 50 umgeschaltet, wobei an das Element 50 aus der 25 einer plötzlichen Zustandsänderung innerhalb einer Batterie 60 eine kleine negative Spannung angelegt Zeitspanne in der Größenordnung von 1 Mikrowird. Die Spannung kann auch in Form eines Impulses Sekunde oder sogar noch weniger, und zwar durch angelegt werden. Um das Element 50 im Zustand einen ersten raschen Übergangsbezirk 72 hindurch in hohen Widerstands zu erhalten, ist ein fortgesetztes den Zustand hohen Widerstandes, der durch den Anlegen der Spannung nicht erforderlich. 30 Punkt 73 dargestellt ist. Das Element 50 folgt nun Aus dem Zustand hohen Widerstands wird das einer anderen linearen Spannungs-Strom-Kurve 74 "Element 50 ohne Schwierigkeiten in den Zustand und läßt Ströme nur in der Größenordnung von einigen niedrigen Widerstands durch Schließen des Schalters 58 wenigen Mikroampere hindurch. Wird die Spannung gegen Kontakt 61 umgeschaltet, wobei an das Element auf den Wert Null herabgesetzt und danach in der 50 aus der Batterie 62 eine kleine positive Spannung 35 "positiven Richtung erhöht, dann läuft die Spannungsangelegt wird. Im allgemeinen ist die Höhe der zum Strom-Kurve wieder durch den Ursprung längs der Umschalten des Elements 50 aus dem Zustand hohen Kurve 75, bis am Punkt 76 ein Wert von ungefähr Widerstandes in den Zustand niedrigen Widerstandes 0,3 Volt erreicht ist. An -diesem Punkt ändert das erforderlichen Spannung größer als im umgekehrten Element 50 nochmals seinen Betriebszustand und Falle. Um das Element 50 im Zustand niedrigen Wider- 40 durchläuft rasch einen weiteren Übergangsbezirk 77. Standes zu erhalten, ist ein fortgesetztes Spannungs- Das Element 50 ist nunmehr zu Punkt 78 im Zustand anlegen bei der Umschaltung aus dem Zustand niedri- geringen Widerstandes zurückgekehrt und folgt der gen Widerstandes in den Zustand hohen Widerstandes Kurve 79, wenn die Spannung auf den Wert Null nicht erforderlich. herabgesetzt wird. Die Spannungs-Strom-Kennlinie

Die Umschaltgeschwindigkeit zwischen den beiden 45 kann unendlich oft durchschritten werden. Widerstandszuständen ist sehr groß. Wird dem EIe- Unter dem hier benutzten Ausdruck »polaritäts-

ment 50 z. B. durch Schließen des einpoligen Zwei- empfindliches Schalten« soll ein charakteristischer wegeschalters 66 zum Kontakt 67 aus einem Impuls- Übergang zwischen den Zuständen hohen und geringen generator 65 ein Niederspannungsimpuls positiver Widerstandes bezeichnet werden, derart, daß nach Polarität mit einer Impulsdauer von einer Mikro- 50 einem Übergang von einem charakteristischen Zustand Sekunde oder weniger zugeführt, so wird das Element hohen Widerstandes zu einem charakteristischen Zu-50 aus dem Zustand hohen Widerstandes in den Zu- stand geringen Widerstandes oder umgekehrt bei stand geringen Widerstandes versetzt. Befindet sich einem gegebenen Element unter Einwirkung eines das Element 50 im Zustand geringen Widerstandes, elektrischen Feldes mit vorherbestimmter Polarität die und wird ihm eine kurzdauernde negative Spannung 55 Polarität des für den nächstfolgenden Übergang erzugeführt, z. B. von 1 Mikrosekunde oder weniger, forderlichen elektrischen Feldes entgegengesetzt der aus dem Impulsgenerator 68 durch Umschalten des Polarität ist, bei der der vorhergehende Übergang einpoligen Zweiwegeschalters 66 aus der Einstellung stattgefunden hatte. Ein weiteres Merkmal dieser Umzur Einstellung 69, so wird das Element 50 in den Zu- schaltung besteht darin, daß dann, wenn das zur Wirstand hohen Widerstandes versetzt. Eine solche durch 60 kung gebrachte elektrische Feld dieselbe Polarität hat Impulse bewirkte Umschaltung kann unendlich oft wie das für den vorhergehenden Übergang benutzte durchgeführt werden. elektrische Feld, im allgemeinen zum Auslösen eines

Wird dem Element 50 durch Schließen nur des solchen Überganges um 25 bis 50% stärkere elektrische Schalters 64 aus einem Signalgenerator 63 ein Nieder- Felder benötigt werden. Wurde zum Auslösen eines Spannungswechselstrom zugeführt, so erfolgt eine 65 solchen Überganges ein derartiges stärkeres elektri-Umschaltung in den Zustand hohen Widerstandes sches Feld benutzt, so erfolgt allgemein bei einer nachwährend des negativen Teils der Wechselstromperiode, folgenden Zuführung eines Impulses mit entgegenwohingegen im positiven Teil der Wechselstromperiode gesetzter Polarität keine Umschaltung mehr.

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io

Die elektrischen Felder, die für eine polaritätsempfindliche Umschaltung benötigt werden, sind im allgemeinen mindestens um eine Größenordnung, gewöhnlich um zwei Größenordnungen oder mehr, schwächer als diejenigen elektrischen Felder, die in der Technik bisher zur Auslösung der sogenannten symmetrischen Umschaltung benötigt wurden. Bei der polaritätsempfindlichen Umschaltung ist im allgemeinen Rein strombegrenzender oder einen Spannungsabfall bewirkender Serienwiderstand erforderlich.

In Tabelle II sind einige Eigenschaften eines Bauelementes gemäß der Erfindung aufgeführt:

Tabelle II
Polaritätsempfindliche Schaltmerkmale von Festkörperbauelementen mit orientierten dünnen Glasbelägen

	Dicke der	Erforderliche Spannung	Hoher Widerstand	Geringer Widerstand	Erfordernisse	Strom	Hinauf schalten*) .	Strom
Bei	UCL Alu-	zum Herstellen			Herunterschalten8)	mA pro	Spannung	mApro
spiel	minium Unterlage	der			Spannung	mm	pro	mm
	mm	Leitfähigkeit	Ohm/mm	Ohm/mm	pro	weniger als 0,4	mm'	40
	0,01	V/mm	2,8 · 108	8-103	mm	weniger als 0,4	20	44
1	0,0125	3800	2-107	4-103	24	weniger als 0,4	20	80
5	0,0138	2400	1,2 · 10'	6-103	20	weniger als 0,4	56	24
6	0,015	2800	1,2 · 108	2-104	40	20	12	200
7	0,02	3400	8-10'	3,6 · 10*	8		80
81)	2600			1000

*) Zusammensetzung ist nicht polaritätsempfindlich.

^a) »Herunterschalten« bezieht sich auf die Änderung in einem Glas, wenn dieses aus dem Hochwiderstandszustand in den

Zustand niedrigen Widerstandes überwechselt auf Grund der Einwirkung eines elektrischen Feldes. ⁸) »Hinaufschalten« bezieht sich auf die Änderung in einem Glas, wenn dieses aus dem Niederwiderstandszustand in den Zustand hohen Widerstandes überwechselt auf Grund der Einwirkung eines elektrischen Feldes.

Fig. 5 stellt eine Schaltung dar, in der ein erfindungsgemäßes Festkörperbauelement 50 verwendet wird. An der einen Seite des Elementes 50 ist ein Leiterdraht 85 angebracht, während die andere Seite, die Rückseite des Elementes, geerdet ist. Dieser Teil der Schaltung kann als Elementabschnitt bezeichnet werden. Der Programmabschnitt der Schaltung besteht aus einer Spannungsquelle, die das Element 50 mit positiven und negativen Spannungen versorgen kann. Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform besteht die Spannungsquelle aus einem positive Spannungsimpulse erzeugenden Generator 86 und aus einem negative Spannungsimpulse erzeugenden Generator 87. Diese Spannungsquellen können selbstverständlich aus jeder geeigneten Quelle elektrischer Energie mit wechselnder Polarität z. B. aus Batterien od. dgl. bestehen. Die Quelle positiver Spannung 86 steht mit einem Punkt 88 in Verbindung, der den einen Kontakt eines einpoligen Zweiwegeschalters 89 bildet. Ebenso steht die Quelle 87 negativer Spannung mit einem Punkt 90 in Verbindung, der einen weiteren Kontakt des Zweiwegeschalters 89 bildet. Die Spannungsquellen 86 und 87 sind an der anderen Seite geerdet, wodurch der Stromkreis geschlossen wird, so daß dem Element 50 ein Eingangssignal zugeführt werden kann. Der Zweiwegeschalter 89 steht mit dem Element 50 über einen Serienwiderstand 91 in Verbindung. An das Element 50 ist ein Oszillograph 92 angeschlossen, an dem der Widerstandszustand des Elementes 50 abgelesen werden kann.

Die vorstehend beschriebene Schaltung arbeitet in folgender Weise: Das Element 50 befindet sich auf Grund der zuvor beschriebenen Maßnahmen zunächst im Zustand geringen Widerstandes. Dem Element 50 wird nunmehr entweder eine positive Spannung (in der F i g. 5 mit Einschreibsignal 1 bezeichnet) aus einem Impulsgenerator 86 oder eine negative Spannung (als Einschreibsignal 0 bezeichnet) aus dem Impulsgenerator 87 zugeführt. Im vorliegenden Falle wird dem Zustand geringen Widerstandes die Binärziffer 1 und dem Zustand hohen Widerstandes die Binärziffer 0 zugeordnet, obwohl auch die entgegengesetzte Kodierung benutzt werden könnte. Die Einschreibimpulse müssen sebstverständlich genügend stark sein, um das Element entsprechend den normalen Polaritäts-Bedingungen umschalten zu können. Angenommen, es soll die Binärziffer 1 eingeschrieben werden, so wird dem Element 50 ein positiver Spannungsimpuls zugeführt. Da das Element 50 sich bereits in dem der Binärziffer 1 entsprechenden Zustand geringen Widerstandes befindet, wird es von dem Einschreibimpuls nicht beeinflußt und bleibt passiv. Soll jedoch die Binärziffer 0 eingeschrieben werden, so wird dem Element 50 eine negative Spannung aus dem Impulsgenerator 87 zugeführt, die genügend hoch ist, um eine Umschaltung aus dem Zustand geringen Widerstandes in denjenigen hohen Widerstandes zu bewirken. Im Zustand hohen Widerstandes wird nunmehr die Binärziffer 0 eingeschrieben. Nach dem Einschreiben des Programms in das Element 50 bleibt dieses aufgespeichert, bis das Programm geändert wird und wenn, in gewissen Fällen, dem Element ein zerstörender Ableseimpuls zugeführt wird.

Die Ablesung des Elementes wird wie folgt durchgeführt: Das Festkörperbauelement 50 befindet sich zunächst auf Grund einer früheren Einschreibung im Zustand geringen Widerstandes. Dem Element 50 wird nunmehr durch Umschalten des Schalters 89 zum Kontakt 88 eine positive Spannung aus dem Impulsgenerator 86 zugeführt. Die Ableseimpulse haben dieselbe Größenordnung wie die Einschreibimpulse. Der zwischen dem Schalter 89 und dem Element 50 geschaltete Widerstand 91 ist nur für die Ablesung und nicht zum Einschreiben erforderlich. Dieser Serienwiderstand soll ungefähr denselben Widerstandswert aufweisen wie das Element 50 im Zustand geringen Widerstandes.

Da die Herausnahme des Serienwiderstandes 91 zu einem unnötigen Ein- und Ausschalten des Kreises führen würde, wird der Widerstand in der Schaltung

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Claims (1)

1. L27S 242

   M 12

   .sowohl iür das Einschreiben als■ auckJür das Ablesen . ... . ... Patentanspruch:

   betessen. Da.-der Ableseimpuis^positiv ist,,-und da , Elektrorusches,FestkörperbauelementzumSchaldas rElemept'SO. sich Λ bereits im Zustand -geringen .. ten, das .in. halbleitendem Zustand. seinen WiderWiderstandes befindet, erfolgt keine Umschaltung. ' stand in Abhängigkeit von elektrischen Feldern Die am.. Oszillograph .beobaqhtete .= Wellenform ,. 5 .· vorherbestimmter Polarität von einem hohen Wert entspricht. der. .Wellenform* des JmDulsgeneratprsJJö ..aus zueinemniedrigen Wert und umgekehrt ändern

   ohne Änderung auf Grund des Umschaltens von kann, dadurch gekennzeichnet, daß

   Element 50. ;- "■■■--■ ■ _a) cl_as Bauelement eine Unterlage aus metalli-

   Befißdpt sich; das..Element 50. ,im. Zustand .hohen,.., -, ■ schein Aluminium autweisty deren;Oberfiäche Widerstandes auf. Grund einer vorhergeEenden. Ein-" io erstens eine Rauhigkeit von nicht mehr als un-

   schreibung der Binärziffer O₃SO-werden dem Element50 gefähr 0,625 Mikron' -(quadratischer Mittelnochmals positive Impfflse'-äEüs dem Impulsgenerator 86 | ^_ert) aufweist uM^fdie"'zweitens4ni wesent-

   zugefüiif^^^a-idgf Ableseimpuls^positiv:dst-Tin'd eine I ^νψ"\ --Hbheftfra; von Ahunimurnoxyd ist,. : ^i zum.iJBischaltett.d.es,Elementes.5Q._iin den Zustand.ge- « " "" ''VC j- "*"¹"·¹"¹'" Ια-'Ζ-"'~ ■<. ■ >""^:^'1 " ^:-^- » ringHÄViderltaodes¹ ausreichindl. Höhe ΒΪΑ, x₅ ^h^ Je genaimte Ober^aÄe mit einep^^ezug auf

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   Wellenform- -bÄchteL DiesV:Wellenform¹ W Λ ' '.:. aufgedampften Schicht"emes Glases mit einer den anfängHchen Spannungsabfall hohen Wieder- Dicke von mcht mehr als ungefähr 0,025 mm

   Standes (Binärziffer 1) mif ^!einer Unterbrechung ~^; versehen ast, deren-Mindestbreite;,wenigstens

   infolie des raschen Umschaltens; und schließlich ao ;' " ^das doppelte der Dicke betragt, und ; den Spannungsabfall des Zustände's geringen Wider- , c) das genannte Glas aus einem System der nächstandes. ' ' ^l ; stehend angeführten Glassysteme besteht:

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   _. Ϊ - : : Glassystem. '-.".". - ■ Phosphor:;
   - (Ε)" . ., Zusamme
   Arsen
   (AS) ■. asetzungen (Ato
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   . .(Sb) mprozent), .,
   Schwefel '
   (S) . ? ■Jod
   .ω I As — S — I 11 bis 44 40 bis 92 5 bis 28 π As—sb—s—i : 5 bis 36 5 bis 35 40 bis 56 5
   5 bis 25 '. πι
   IV p_Sb —S —I Ibis 8
   1 bis 12 20 bis 40 29 bis 40 42 bis 52
   40 bis 60 2 bis 20 ^r
   bis 20 V p_As —S —I .. ......... 1 bis 10 5 bis 35 >0 bis 35 41 bis 54 bis 22 P —As —Sb-S —I ...■

   d) mindestens ein Teil der Oberfläche der Glas- 35 schicht mit einer weiteren leitenden Elektrode versehen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 351 433.

   Hierzu !Blatt Zeichnungen

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