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Sperrschichtzelle der Selentype, bei welcher ein Stromzuführungsleiter
auf der gutleitenden Elektrode festgelötet ist, sowie Verfahren zur Herstellung
dieser Sperrschichtzelle Bei Sperrschichtzellen, welche aus einer Tragplatte, eines-
halbleitenden Elektrode, einer Sperrschicht, einer dünnen darauf angebrachten gutleitenden
Elektrode (ferner kurz als Sperrschichtzelle der Selentype bezeichnet) bestehen,
bei welchen ein Stromzuführungsleiter auf letzterer festgelötet ist, treten verschiedene
Nachteile auf hinsichtlich der Eigenschaften der gutleitenden Elektrode an der Stelle,
an welcher der Stromzuführungsleiter an ihr festgelötet ist.
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Diese Nachteile treten insbesondere auf, wenn das Metall der gutleitenden
Schicht sich leicht mit dem Lötmetall legiert. Dadurch, daß nämlich die gutleitende
Schicht sehr dünn ist, wird sich diese Schicht beim Anbringen des Lötmetalls darin
völlig lösen, so daß an dieser Stelle die spezifischen Eigenschaften der Zelle,
welche vom Metall der gutleitenden Elektrode abhängen, sich in Abhängigkeit vom
Lötmetall völlig ändern können.
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Man könnte diese Nachteile durch Anwendung eines Druckkontakts ausschalten,
aber in diesem Falle läuft man wieder die Gefahr, daß die gutleitende Elektrode
durchgedrückt und beschädigt wird, was zu einer Unstabilität, ja sogar zu einem
hurzschluß der Zelle führt.
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Diese Nachteile treten vorwiegend bei Sperrschichtzellen von kleinen
Abmessungen auf, d. h. bei solchen, deren gutleitende Elektroden eine
Oberfläche
kleiner als 30 mm2 besitzen, u. a. bei sugenannten Meßzellen. Bei diesen
DIeßzellen werden nämlich an das Metall der gutleitenden Elektrode besondere Anforderungen
gestellt, welche dazu dienen, der Charakteristik der Zellen einen bestimmten Verlauf
zu geben. Bei größeren Zellen dagegen genügt im allgemeinen eine Verstärkung der
gutleitenden Schicht an der Stelle, an welcher der Zuführungsleiter befestigt werden
muß. Das Löten kann dort mit einem Material gleich jenem, aus dem die gutleitende
Schicht besteht, erfolgen. Außerdem besitzt der Lötkontakt hier .im Verhältnis zur
Oberfläche der ganzen Zelle eine kleine Oberfläche, so daß der Einfluß auf die Charakteristik
gering ist, falls hier eine Änderung der gutleitenden Elektrode auftreten würde,
vorausgesetzt, daß diese Änderung ,die Durchschlagsspannung nicht beeinträchtigt.
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Eine %%-eitere bei Meßzellen auftretende Schwierigkeit besteht darin,
claß die Elektrode häufig so klein ist, daß es schwierig ist, das Lötmaterial ausschließlich
innerhalb. dieser Oberfläche zu halten. Tritt es über diese Oberfläche hinaus, so
kann vor allein das Lötmetall als Elektrode wirksam werden, wodurch sich die Charakteristik
ändert und gleichzeitig die Kapazität der Zelle auf nachteilige Weise zunimmt. Die
vorliegende Erfindung schafft eine Bauart, bei welcher diese Nachteile beseitigt
"erden.
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Erfindungsgemäß wird die gutleitende Elektrode mit einer inerten Zwischenschicht
bedeckt, auf welcher andererseits das Metall liegt, auf dem oder in dein der Stromzuführungsleiter
befestigt ist. Inert heißt hier, daß das Material nicht nachteilig reagiert oder
einwirkt auf das :Metall der gutleitenden Elektrode. Die Zwischenschicht kann z.
B. aus Eisen, Aluminium oder Zink bestehen. Das Metall, aus dem -die gutleitende
Elektrode besteht, kann in diesem Falle aus Gold, Wismut, Antimon oder einer Wismut-Antimon-Legierung
bestehen. Letztere Metalle haben sieh zur Anfertigung von Meßzellen als besonders
geeignet erwiesen. Als Lötmaterial läßt sich die sogenannte Legierung
103, welche' aus Zinn. Kadmium und \\'isinut besteht, verwenden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Zwischenschicht aus einer
Lackschicht bestehen. AI, Lack ist Athylcellulose sehr gut verwendbar. Die Lackschicht
wird nach der Härtung mit einer dünnen Metallschicht bedeckt, auf welcher oder in
welcher der Stromzuführungsleiter befestigt ist. Bekanntlich kann in diesem Falle
doch eine leitende Verbindung zwischen der Unterschicht, hier also der gutleitenden
Elektrode der Sperrschichtzelle, und der Metallschicht erzielt werden.
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Im allgemeinen wird die Oberfläche der Lackschicht nicht auf jene
der gutleitenden Elektrode heschtänkt, sondern größer gewählt. Besonders wenn letztere
eine sehr kleine Oberfläche aufweist, ;hart dies viel Mühe. Es hat sich nun hei
diesen Zellen ergeben, daß die Kapazität beim Auftragen des Metalls, auf dein oder
in dem der Stromzuführungsdraht befestigt ist, sogar wenn dies eine größere Oberfläche
als jene der gutleitenden Elektrode einnimmt, doch nahezu nicht steigt. Dies läßt
sich dadurch erklären, daß die Lackschicht eine Stärke besitzt, welche groß ist
in bezug auf die Stärke der Sperrschicht.
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-- Diese Maßnahmen eignen sich besonders zur Anwendung bei Zellen,
deren gutleitende Elektrode aus Gold besteht und eine kleinere Oberfläche als 3o
min'= besitzt.
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An Hand der Figuren werden nunmehr zwei Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben.
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F ig. i zeigt eiit#2 Sperrschichtzelle, bei welcher auf der gutleitenden
Elektrode eine Schicht inertes Metall aufgetragen ist, während Fig. 2 eine Sperrschichtzelle
darstellt, bei welcher die Zelle von einer dünnen Lackschicht umhüllt ist, auf welcher
vier Zuführungsleiter befestigt ist.
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Die beiden Figuren stellen die Zellen in stark vergrößertcnl Maßstall
und nur schematisch dar. Die Sperrschichtzelle nach Fig. i besteht aus einer Tragplatte
i, auf welcher eine Selenschicht 2 aufgetragen ist. Auf dieser Selenschicht ist
eine genetische oder nichtgenetische Sperrschicht 3 gebildet, auf welcher eine aus
Gold bestehende gutleitende Elektrode .I mit einer kleinen Oberfläche, beispielsweise
mit einem Durchmesser von i mm, aufgetragen ist. Auf dieser Goldelektrode ist eine
dünne Eisenschicht 5 durch Aufdampfen aufgetragen, auf welcher der Zuführungsleiter
6 mittels einer kleinen Lotnielige 7 befestigt ist. Da sich hold nicht mit Eisen
legiert, sind auf diese Weise die guten Eigenschaften der Goldelektrode gewährleistet,
aber es ist einleuchtend, daß mit Rücksicht auf die kleinen Abmessungen dieser Unterteile
eine sehr große Gefahr bestellt. claß das Eisen oder das Lotmaterial 7 die
Grenzen der Goldelektrode überschreiten werden. Diese Nachteile sind bei der Bauart
nach Fig. 2 größtenteils beseitigt. Die hier dargestellte Sperrschichtzelle besitzt
wieder eine Tragplatte i, eine ,eleliSelllCllt 2, eine Sperrschicht 3 und eine gutleitende
Goldelektrode .I. Nachdem die Sperrschichtzelle so weit aufgebaut ist, wird sie
in Lack eingetaucht, wozu Ät'hylcellulose geeignet ist. Auf der finit S bezeichneten
gehärteten Lackschicht ist eine diinne Schicht 9 aus Legierung 103 aufgetragen.
in welcher ein Zufühi ungsdrallt 6 -befestigt ist.
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Die Stärke der Lackschicht wird in der Größenoidnung von in Mikron
geschätzt. Es ergibt sich, daß in einer solchen Lackschicht noch solche Offnurigen
vorhanden sind, (lall die Metallschichten, welche sich auf beiden Seiten der Lackschicht
befinden, Kontakt haben. Die Lackschicht verhindert aber, claß die gutleitende Elektrode
sich löst, eine Legierung eingeht oder auf irgendeine andere \\'eise sich ändert.
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Die Stärke der gutleitenden Elektrode kann bei Anwendung der Erfindung
viel dünner, bis io mal dünner, als es früher üblich war. gewählt \verden.
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Die Figur stellt die Stärke der verschiedenen Schichten nicht in den
richtigen Verhältnissen dar. Die Sperrschicht ist viel dünner, als es sich in der
Figur darstellen läßt. E: ist einleuchtend, daß infolge
der geringen
Stärke dieser Sperrschicht hinsichtlich der Stärke der Lackschicht die Kapazität
der Zelle völlig durch die Oberfläche der Elektrode 4 und nicht durch die der Metallmenge
9 bedingt wird.