CH191661A - Elektrodensystem unsymmetrischer Leitfähigkeit. - Google Patents

Description

      Elektrodensystem    unsymmetrischer Leitfähigkeit.    Die Erfindung bezieht     sich    .auf ein     Elek-          trodensystem        unsymmetrischer    Leitfähigkeit,  bei dem als     Material    für eine der Elek  troden Selen verwendet ist., welche     Elektrode     auf einer     Seite    durch eine Sperrschicht be  grenzt ist.  



  In einem     derartigen        Elektrodensystem    be  steht die     Selenelektrode    regelmässig aus einer       Selenschicht    von sehr geringer Dicke, die  zum Beispiel     zwischen    einigen     Hundertstel     und einigen     Zehnteln    eines Millimeters  schwankt.  



  Es wurde bereits vorgeschlagen, das Selen  auf einen zum     Beispiel    aus einem Metall der  Eisengruppe oder aus Platin     bestehenden     Träger aufzubringen.  



  Das     Trägermaterial    hat jedoch beson  deren Anforderungen zu genügen, um seine       Aufgabe    in einwandfreier Weise erfüllen zu  können. Es soll ein gutes Anhaften des in  flüssigem     Zustand        aufgebrachten    :Selens ge  währleisten. Dadurch soll erreicht werden,  dass sich das flüssige Selen nicht zu einem    Tropfen zusammenzieht,     sondern    gut aus  breitet.

   Das     Anhaftun,gsvermögen    soll     derart     sein, dass :das Selen     besonders    auch bei der  Temperatur, auf     die        es    zur     Überführung    in  die leitende     kristallinische    Modifikation er  hitzt     wird,        fest    haftet,     so,dass    ein gutleiten  der Kontakt     gewährleistet    bleibt.  



  Ein gutes Anhaften der     Selenelektrode     an der Unterlage     wird    erfindungsgemäss da  durch erzielt, dass als Material für letztere  Kohle verwendet     wird,    worunter hier Koh  lenstoff in irgend einer leitenden Form ver  standen sein ,soll. Die Kohle befindet sich  auf der der     Sperrschicht    gegenüberliegenden  Seite der     Selenelektrode.     



  Die Kohlenunterlage kann     insbesondere     als Zwischenschicht     zwischen.        ,dem        .Selen    und  einem Metallträger     ausgebildet    sein. Der  Vorteil der Erfindung kann alsdann     darin     erblickt werden, dass :die     Kohlenzwischen-          schicht    der     Bildung    von     chemischen    Verbin  dungen     zwischen    :Selen     und    Trägermetall im  Wege ist.

   Solche Verbindungen könnten näm-      lieh eine     Sperrseliicht    bilden, welche die  G     leichrichterwirkung    des     Systems    beein  trächtigen würde, da auf der andern     Seite     des Selens bereits eine Sperrschicht mit an  diese grenzender gutleitender Elektrode vor  handen ist. Im System wären also zwei  Gleichrichter vorhanden, deren Wirkungen  sich teilweise aufheben     würden.     



  Als     Unterlagenmaterial    eignet sich ins  besondere Graphit im engeren Sinn, sei es  natürliches oder künstliches.  



  Es wurde     bereits    vorgeschlagen, in Sperr  schichtphotozellen Kohle oder Graphit zu  verwenden; diese Stoffe befanden sich je  doch auf der von der     Selenelektrode    abge  wandten Seite der Sperrschicht.  



  Die oben erwähnte unerwünschte     zweite          Sperrschicht    kann sich unter Umständen  auch dann auf der Oberfläche des Metall  trägers bilden,     wenn:    die     Kohlenzwischen-          schicht    derart aufgebracht wird,     da.ss    sich  kleine Öffnungen in der Kohlenschicht be  finden; dies kann insbesondere dann statt  finden, wenn die Dicke der     Kohlezwischen-          schicht    sehr     klein    ist.

   Eine solche Sperr  schicht könnte sich an der Luft oder durch  Einwirkung von     Selendämpfen    bei der Her  stellung des     Elektrodensystems    bilden. Jede  solche Möglichkeit kann dadurch vermieden       werden,,dass    der Metallträger mit einem kor  rosionsverhütenden     Überzug    versehen wird.

    Diese Massnahme macht es möglich, als Trä  germaterial für -die     Kohleschicht        Metalle    zu  wählen, welche die     günstigst    möglichen Ei  genschaften in bezug auf     Elektrizitäts-    und       Wärmeleitfähigkeit    besitzen, da die Anfor  derung .der     Korrosionsverhütung    beim Trä  germaterial nicht mehr     gestellt    zu werden  braucht. Zweckmässig     wird    zu diesem Zweck  Kupfer verwendet.  



  Zum     Aufbau    von     Hochspannungsgleich-          riehtern        mit    niedriger     gleichzurichtender     Stromstärke ist es     günstig        Gleiehrichter-          elernente    mit Aluminium als Trägermaterial  zu verwenden.

   Bei der grossen Anzahl der  in Reihe zu schaltenden Elemente, die je  einen Träger enthalten,     ist    nämlich die     Ge-          wiehtsersparnis    von     Bedeutung.            F\ür    den korrosionsverhütenden     Überzug     kann Nickel oder Chrom verwendet werden.  Bekanntlich ist Chrom ein Metall, das im  allgemeinen sehr schwer Verbindungen mit  andern Stoffen eingeht. Ausserdem hat es die       vorteilhafte    Eigenschaft, dass die Kohle  schicht hinreichend fest auf ihm angebracht  werden kann.

   Dies kann noch verbessert wer  den, wenn man den Träger vor dem Auf  bringen der Chromschicht, zum Beispiel mit  tels eines Sandstrahls     aufrauht.     



  Zwar wird das Nickel selbst stärker als  Chrom von     Selendämpfen    angegriffen, aber  es hat sich in der Praxis     gezeigt,    dass bei  Anordnung einer Nickelschicht auf Kupfer  oder auf Aluminium auch unter einer sehr  dünnen Kohlenschicht unter Einwirkung von       Selendämpfen    kein merklicher     Übergangs-          widerstand    gebildet wird, während bei Ver  wendung der obenerwähnten Metalle ohne  Schutzschicht dieser Nachteil in hohem Masse  auftritt. Die schützenden     Eigenschaften    des  Nickels vor Lufteinwirkung sind an     sich,     wohl bekannt.

   Das Nickel ist dem Chrom  darin überlegen, dass die     Kohleschicht    daran  noch     viel    stärker haftet.  



  Die Herstellung eines     Elektrodensystems     gemäss der Erfindung wird nachstehend bei  spielsweise anhand der     Fig.    1 näher er  läutert.  



  Als Metallträger wird eine zum     Beispiel     durch Sandstrahlen     aufgerauhte    Messing  platte 1 verwendet,     .auf    die auf verschiedene  Weise die     Kohleschicht    2 aufgebracht wer  den kann. So kann zum Beispiel die     auf-          gerauhte    Platte mit     pulverförmiger    Kohle  trocken eingerieben werden, bis eine mehr  oder weniger zusammenhängende Kohle  schicht mit einer Dicke von etwa 0,1 mm  gebildet ist.

   Die Kohle kann auch aus einer  Kohlensuspension in     Bindemitteln    (zum Bei  spiel aus einer unter dem Namen     "Graphit-          schmiere"    bekannten     Kohlensuspension    in  Wasser) auf den Träger aufgebracht werden,  worauf das Ganze zur Verdampfung des       Dispersionsmittels    erhitzt wird. Andere     Dis-          persionsmittel    als     Wasser    können ebenfalls,  bei normalem oder herabgesetztem     Druck         verdampft., oder, gegebenenfalls, durch Er  hitzen in geeigneter Umgebung verkohlt  werden.  



  Es wird :dann auf die durch die Kohle  schicht \3 gebildete Unterlage, die zum Bei  spiel eine Dicke von 0,1 mm aufweisen  kann, eine     Selenschicht    3 in flüssigem Zu  stand aufgebracht, .die zu einer Dicke von  etwa 0,1 mm ausgewalzt oder     gebügelt    wird.  L     rn    das Selen halbleitend zu machen, wird  der Träger nebst dem auf ihm befindlichen       Selen    in einen Ofen eingebracht und wäh  rend einiger Zeit (gewöhnlich 2 bis 24 Stun  den) auf eine     Temperatur    von etwa 200' C  erhitzt. Das Selen ist jetzt halbleitend ge  worden, da eine     Modifikationsänderung    statt  gefunden hat; das amorphe Selen ist nämlich  in die leitende kristallinische Modifikation  übergegangen.  



  Es wird     dann    auf das Selen 3 ,eine zum  Beispiel aus einem Kunstharz, wie     Poly-          styren,    bestehende Sperrschicht 4 aufge  bracht, zum Beispiel aus einer Lösung in       Benzen,    der je nach der zu sperrenden Span  nung eine Stärke von 0,1     bis        10,u    gegeben  werden kann, worauf !die Elektrode 5 zum       Beispiel    durch Aufspritzen aufgebracht wird.  Zur Herstellung der Elektrode 5 wird zweck  mässigerweise eine leichtschmelzbare Legie  rung, zum Beispiel Woods Metall verwen  det.  



  Ein weiteres Beispiel, das anhand der       Fig.    ?     beschrieben    wird, ist folgendes:  Pulverförmige Kohle wird zu einer     festen     Platte 6 von genügender Dicke gepresst, um  als selbständiger Träger .dienen zu können.  Um das Anlöten     eines        Stromzuführungs-          dra.htes        :8    mit Hilfe des     Lötmaterials    9 zu  ermöglichen, wird auf eine :Seite :der     Platte     6 eine Kupferschicht 7 elektrolytisch aufge  bracht.

   Auf den unmittelbar als Unterlage  für das Selen dienenden Träger 6 wird die       Selenschicht    10 in flüssigem Zustand aufge  bracht und flach ausgebügelt. Dem Selen  können zur Erhöhung seiner Leitfähigkeit  isolierende Zusätze in     feinzerteiltem        Zustand,     zum Beispiel     Bariumwolframat        (BaW04),          zugesetzt    sein.

   Das Selen wird dann da-    durch in die leitende     kristallinische        Modi-          fikation    übergeführt,     dass    es während einiger  Stunden in einem Ofen auf eine jedenfalls  unter dem Schmelzpunkt des     Selens    liegende  Temperatur, zum Beispiel von etwa 200' C,  erhitzt wird.  



  Während dieser Erhitzung verdampft .das  Selen oberflächlich, so dass ein Häutchen     1l     des isolierenden Stoffes     entsteht.    Auf     dieses     Häutchen     1l,    das also die Sperrschicht bildet,  wird die     Gegenelektrode    12 aus einem Me  tall, zum Beispiel Kadmium, in flüssigem       Zustand    in der     gewünschten    Stärke, zum  Beispiel von 1 mm, aufgebracht.  



  In     Fig.        3-        ist    ein     Ausführungsbeispiel     eines     El.ektrodensystems    nach .der Erfindung  in stark vergrössertem     Massstabe    dargestellt,  bei dem der Metallträger für das Selen mit  einer gegen Korrosion schützenden Beklei  dung versehen ist.  



  Der Metallträger 13 aus Aluminium  weist eine Nickelschicht 14 und eine Chrom  schicht 15 auf. Die Chromschicht .dient als  Schutzbekleidung gegen Korrosion. Um aber  eine Chromschicht     aufzubringen    ist es er  wünscht, das zu bekleidende     Metall    erst zu  vernickeln. Dieser Vorgang findet in einem  Bad statt, das aus     Nickelsulphat,    Borsäure,  Ammoniak,     Bittersalz    und Glaubersalz, im  destillierten Wasser gelöst, besteht.

   Der zu       bekleidende    Träger     wird    erst in einer kau  stischen Lösung     entfettet.    Die Stromdichte  beim Galvanisieren beträgt anfangs 4,     später     1,5     Amp/d#m2.    Die so gebildete Nickelschicht  hat eine Dicke von etwa     10,u.    Die darauf  niedergeschlagene Chromschicht 15 hat eine  Dicke von     etwa        4,

  u    und ist in einem Bad  von in destilliertem     Wasser        gelöster    Chrom  säure und chemisch reiner Schwefelsäure mit  einer     Stromdichte    von 20     Amp/dm2        (Zeit-          dauer    etwa 20 Sekunden) gebildet.  



  Auf der Chromschicht ist     beispielsweise     wie oben dargelegt, eine     Kohleschicht    16 an  gebracht, die als Unterlage für das Selen  dient, das in einer Schicht 17 bis zu einer  Stärke von etwa 0,1 mm in flüssigem Zu  stand aufgebracht     wird.    Auf dem Selen be  findet sich eine Sperrschicht<B>18</B> aus Poly-           steren,    das     aus    einer     Lösung    in     Benzen    auf  gebracht werden kann.

   Die     Gegenelektrode     1,9 -besteht aus     Woodmetall,    das in     Form     eines geschmolzenen Tropfens, in den der Zu  führungsleiter 20 gesteckt     ist,        auf,die    Sperr  schicht aufgebracht ist.  



  Im     Rahmen    der Erfindung     sind    auch  noch andere Ausführungsformen möglich;  beispielsweise kann man     anstatt    des Chroms  oder des Nickels auch andere korrosionsver  hütende Bekleidungen für den Metallträger  der     Kohleschicht    verwenden, zum Beispiel  Gold oder Platin.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Elektrodensystem unsymmetrischer Leit fähigkeit, bei dem als Material für eine der Elektroden Selen verwendet und diese Elek trode auf der einen Seite durch eine Sperr schicht begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Selen auf der andern Seite mit einer Unterlage aus Kohle innig verbunden ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Elektrodensystem nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet,' dass die Unter lage aus Graphit besteht.

   2. Elektrodensystem nach Patentanspruch, :dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kohle bestehende Unterlage ihrerseits auf einen Träger aus Metall aufgebracht ist. 3. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Metallträger mit einem korrosionsverhütenden Überzug versehen ist. 4. Elektro.densystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und. 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallträger aus Kupfer besteht.

   5. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 3, zum Auf bau von Gleichrichter für höhere .Span nungen aus mehreren Gleichrichterel.e- menten in Reihe, :dadurch ,gekennzeichnet, dass der Metallträger aus Aluminium be steht. ; 6. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und. 3, dadurch gekennzeichnet, dass der korrosionsver hütende Überzug .eine Chromschicht um fasst.

   7. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, @dass der korrosionsver hütende Überzug eine Nickelschicht um fasst.