CH194558A - Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit mit Steuergitter. - Google Patents

Description

      Elektrodensystem    mit unsymmetrischer Leitfähigkeit mit Steuergitter.    Die Erfindung bezieht sich auf ein     Elek-          trodensystem    mit     unsymmetrischer    Leitfähig  keit, das durch zwei Schichten mit verschie  denem Emissionsvermögen gebildet     wird,    die  durch eine nicht genetische Sperrschicht von  einander getrennt sind.  



  Unter einer     "nicht    genetischen Sperr  schicht" soll eine Sperrschicht verstanden  werden, welche nicht durch chemische Um  wandlung einer anliegenden Elektrode gebil  det ist.  



  Es ist     bereits    bekannt, wenn von     Kupfer-          oxydulgleichrichtern    ausgegangen wird, ein       Dreielektrodensystemdadurch        herzustellen,     dass in der halbleitenden     Oxydschicht    ein  Gitter angebracht wird, an das eine Hilfs  spannung angelegt wird, um den von der  Kupferelektrode zum Halbleiter fliessenden  Elektronenstrom zu beeinflussen. Auf die  sem Wege konnten jedoch, .soweit der     An-          melderin    bekannt, keine befriedigenden Re  sultate erzielt werden.

      Es wurde ferner bereits vorgeschlagen,  den von einer     Metallelektrode    über eine  Schicht aus     Isoliermaterial    auf einen Halb  leiter übergehenden     Elektrodenstrom    durch  Änderung der Feldstärke eines das System  durchsetzenden magnetischen Feldes zu     be-          .einflussen.    Man muss damit rechnen,     .dass     eine solche Einrichtung viel Raum bean  sprucht und nicht auf einfache Weise be  dient werden kann.  



  Die Erfindung hat den Zweck, Strom-,       steuerungseinrichtungen    zu schaffen, .die, bei  spielsweise als Verstärker oder als     audion-          artig        wirkende        Detektoren    benutzt, die ge  genwärtigen Röhren mit     thermischer    Emis  sion ersetzen sollen, die verwickelt und in  der Anschaffung sowie im Betrieb, zum Bei  spiel durch Stromverbrauch zur     Heizung,der     Kathode, teuer sind.  



  Bei einem     Elektrodensystem    unsymme  trischer     Leitfähigkeit,    das durch zwei Schich  ten mit verschiedenem Emissionsvermögen  gebildet wird, die durch eine nicht genetische      Sperrschicht voneinander getrennt. sind, ist       erfindungsgemäss    in der Sperrschicht ein mit  einem Zuführungsleiter versehenes leitendes       Gitter    vorgesehen.

   Unter Emissionsvermögen  wird hier die Fähigkeit.     verstanden,    Elek  tronen in die Sperrschicht zu senden, und  zwar wird sie dann als verschieden zu be  trachten sein,     wenn    der in ein und dasselbe       Sperrschichtmaterial,    bei der Arbeitstempera  tur des     Systems,    abgegebene Elektronenstrom  verschieden ist. Es hat beispielsweise ein  Metall ein wesentlich höheres Emissionsver  mögen als ein Halbleiter, etwa Selen, und  zwar in einem weiten Temperaturgebiet und  bezüglich sehr verschiedener Sperrschicht  materialien.  



  Als     "leitend"    soll ein Gitter bezeichnet  werden, wenn es ein, wenn auch geringes  Mass von Elektronenleitfähigkeit besitzt.  



  Ein derartiges     System    kann also eine üb  liche Detektor- oder     Verstärkerröhre    ersetzen;  denn er weist gleichfalls eine     emittierende,     sowie eine nicht oder fast nicht     emittierende     Elektrode und     zwischen    diesen     beiden    ein  Gitter auf, das einem in einer     Röhre    im  Vakuum zwischen Kathode und Anode an  geordneten     Gitter    entspricht.

   Weil das  Gitter sich     erfindunb    gemäss in der nicht  genetischen isolierenden Schicht     befindet,     kann .der Aufbau in einfacher Weise     statt-          finden    und kann ein brauchbares     Ergebnis     erzielt werden,     wie    aus     dem    im Unterstehen  den     gegebenen    Ausführungsbeispiel hervor  geht.     Überdies    ist es möglich in ganz ein  facher     Weise    im System mehrere Gitter an  zuordnen. Man hat ja die Dicke der nicht  genetischen Schicht selbst     und    die Lage der  darin angeordneten Gitter völlig in der Hand.  



  Das     Elektrodensystem        könnte    zum Bei  spiel dadurch erhalten werden, dass auf die  eine der     beiden,    Endschichten mit verschie  denen     Emissionsvermögen        abwechselnd    eine  isolierende und eine gelochte leitende ein  Gitter bildende Schicht, auf die letzte ge  lochte leitende Schicht noch eine isolierende  Schicht und auf diese schliesslich die andere  Endelektrode aufgebracht wird. Ein solches       Elektrodensystem    würde den jetzigen Radio-    röhren mit drei oder mehr Elektroden ent  sprechen.  



  Wenn man zum     Beispiel    jeder     Gitter-          schicht    eine Dicke von 0,5     Mikron    gibt     und.     jeder isolierenden Trennschicht ebenfalls  eine Dicke von 0,5     Mikron,    so ist man im  stande in einer     Gesamtdielektrikumdicke    von  8;5     Mikron    acht Gitter unterzubringen.  



  Es ist selbstverständlich sehr erwünscht,  die Zwischenschicht möglichst dünn zu  machen,     um    die elektrische Feldstärke zwi  schen den Hauptelektroden möglichst zu       steigern,    :da dies einen     starken,    günstigen  Einfluss auf die zu erzielende Wirkung hat.  Es entsteht jedoch durch das Vorhandensein  eines leitenden Gitters die Möglichkeit,     @dass          letzteres    infolge der zu geringen Dicke der  isolierenden     Schicht    in einem einzigen, zum  Beispiel     zufälligerweise    vorragenden Punkt;  mit einer der Elektroden Kurzschluss verur  sacht.

   Zur Vermeidung der     Kurzschluss-          gefahr    kann es zweckmässig sein, einzu  legende Metallgitter vorher mit einem iso  lierenden     Überzug    zu versehen.  



  Bei der Wahl eines Gittermaterials ist  zu     berücksichtigen,    dass ein Gitter aus     stark          emittierendem        Material    den Elektronenstrom  zwischen Anode und Kathode der eigenen  Emission wegen beeinflusst. Es kann daher  zweckmässig sein, als Gittermaterial einen  Halbleiter zu verwenden.  



  Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus  führungsbeispiel des     Gegenstandes    der Er  findung; in folgendem wird auch ein Her  stellungsverfahren für dasselbe gegeben.  



  Die Hauptelektrode 2-     besteht    aus Selen,  das folgendermassen zubereitet wird. Nor  males Handelsselen wird geschmolzen und  dann zur Erhöhung seiner Leitfähigkeit mit  einer     isolierenden,    stabilen     Metallverbindung,     wie     Bariumwolframat    (Ba W04), in einem  Gewichtsverhältnis von etwa<B>5%,</B> gemischt.  Nach inniger Vermischung durch stetiges  Rühren wird die Masse auf einen nicht dar  gestellten Träger aus Messing (welcher Trä  ger zugleich als     Stromzuführungsleiter    für  die     Selenelektrodedient),    aufgetragen und  ausgestrichen, wonach sie zu einer Dicke von      etwa 0,05 mm flachgewalzt wird.

   Hierauf  bringt man den Träger     mit,dem    Selen .in einen  Ofen und erhitzt das Ganze auf eine Tem  peratur von     etwa    2,00' C während ungefähr  ?d Stunden.     Deise    Massnahme dient dazu,  das Selen in die graue, halbleitende Modifi  kation     überzuführen.     



  Auf die     Selenschicht    wird dann eine  Schicht 3- aus     isolierendem    Material auf  gebracht. Wählt man für diese Schicht ein  Kunstharz wie     Polystyren,    so kann man die  ses in sehr geringer Dicke auftragen (z. B.  in einer     Dieke    von 0,5     ,u),    indem man es  in einer leichtflüchtigen Substanz, wie     Ben-          zen    löst.

   Nach dem Auftragen der Lösung  wird das Ganze erhitzt und das     Benzen     völlig ausgedampft,     um,das    Kunstharz     dureh-          polimerisieren    zu lassen, wodurch .ei dichter  wird und noch bessere     dielektrische    Eigen  schaften erhält.  



  Das auf diese Schicht anzuordnende Git  ter     .1    kann aus Kohle, die aus     einer    Sus  pension in Wasser niedergeschlagen wird,  oder aus einem Metall, wie Silber oder Alu  minium bestehen.     Bekanntlich    kann man  diese Metalle bis zu einer ausserordentlich ge  ringen Dicke     (0,1,u)    walzen.

   Das     Gitter        wird     so dimensioniert,     dass    es     etwa    die ganze Ober  fläche der Schicht 3 bedeckt und eine Zunge  5 aufweist,     beispielsweise,    ebenso wie     G    und  die folgenden Zungen, aus Silberpapier beste  hend, die :das Gitter mit einem     äussern    Kreis  verbindet. Die     Gitterelektroden    brauchen  nicht notwendigerweise Öffnungen aufzuwei  sen; doch wird man     meist,    um ein     ungehemm-          teres    Durchfliessen der Elektronen zu er  zielen, solche vorsehen.

   Man kann solche     Üff-          nungen    dadurch     zustandebringen,    dass man  diejenigen Stellen der Gitterelektrode wo  man Öffnungen wünscht, durch einen auf  alle zugänglichen Stellen wirkenden. chemi  schen Angriff     wegbeizt,    während die Stel  len, die nicht w     eggebeizt    werden .sollen, mit  einer unangreifbaren (z. B. Wachs- oder     Pa-          rafin-)    Schicht überzogen werden.  



  Nach der     Herstellung    des     Gitters    4 wird  dieses wieder mit einer Schicht 3' ebenfalls  aus     Polystyren    überzogen.    Es ist klar, dass man in der oben beschrie  benen Weise die erforderliche Zahl von Git  tern     anbringen    kann. Es muss dabei Sorge  getragen werden, dass die     Gitter    gegenein  ander und das letzte Gitter gegen die an       letzter    Stelle anzubringende, gutleitende  Elektroden mittels einer Schicht aus isolie  rendem Material getrennt sind.  



  Die     gutleitende    Elektrode 1 kann aus  einem Metall wie     Silber    oder Gold     bestehen     und aus einer Suspension niedergeschlagen  oder in flüssigem Zustand aufgebracht (z. B.  aufgespritzt)     werden.     



  Es ist klar,     dass    man die Dicke der ein  zelnen isolierenden Schichten 3, 3' je nach  den zu berücksichtigenden Umständen (Ka  pazität zwischen den Elektroden, Potential  differenz zwischen .den anliegenden Elek  troden oder     Gittern)    wählen wird.  



  Die Gitter könnten auch aus durchbro  chenen Platten bestehen, die zwecks Behe  bung der     Selbstemission    und .der Gefahr des       Durchbrechens    der äusserst dünnen Sperr  schicht vor dem Aufbringen auf die isolie  renden     Schichten    mit einem isolierenden  Überzug versehen werden können. Sie könn  ten zum Beispiel aus einer gelochten,     elek-          trolytl-Sel1        oxydierten        Aluminiumplatte    oder  einer mit einer dünnen     Kunstharzschicht     überzogenen gelochten     Platte    bestehen. Die       Gitter    könnten auch als Drahtgeflecht aus  gebildet sein.

   Selbstverständlich ist es ange  bracht, auch die     Anschlusszungen    5, 5' usw.  grösstenteils mit einem isolierenden Überzug  gegen     gegenseitigen    Kontakt zu schützen.  



  In vorhergehendem Ausführungsbeispiel  war als Material für die     Gitter    in erster  Linie an Kohle zu denken, und für die gut  leitende     Elektrode    an Silber oder Gold.     Nach-          stehend.    wird der Aufbau eines     Systems,    mit  einem     Kupferjodürgitter    und einer gutleiten  den Elektrode aus einer Metallegierung be  schrieben.  



  Die     halbleitende    Elektrode ist,     wie    in  vorhergehendem     Ausführungsbeispiel    be  schrieben,     gebildet    und auf die freie Ober  fläche des Selens ist eine dünne     isolierende     Schicht von     etwa    0,5     Mikron    aufgebracht.      Hierauf wird eine äusserst dünne Schicht aus  metallischem Kupfer aufgedampft.

   Indem  das Kupfer Joddämpfen     ausgesetzt    wird,  wird eine     halbleitende        Kupferjodürverbin-          dung        .gebildet,    welcher Stoff     ausgezeichnete     Eigenschaften als Gittermaterial aufweist.  Das so     dargestellte        CuJ    ist so porös,     dass    die  Elektronen sehr leicht durch die     Gitterschicht          hindurch-schiessen    können. Als Zuführungs  leiter kann     ein    ganz dünner Zinnstreifen ver  wendet werden.

   Dieser Streifen wird nun  derart auf das     CuJ    gelegt,     dass    das     Gitter     nur zu einem ganz ,geringen Teil bedeckt  wird, weil sonst die     Gitterwirkung    des     CuJ          beeinträchtigt        würde.        Dieses        Gitter    wird  nun mit einer isolierenden Schicht von eben  falls zum Beispiel 0,5     Mikron        bedeckt.    Mau  kann nun in     dieser        Weise    so lange vorgehen,

    bis die erforderliche Anzahl an     Gittern    unter       Zwischenfügung    der isolierenden Trenn  schichten angeordnet ist. Schliesslich wird  die     letzte    Isolierschicht angeordnet. Die gut  leitende Elektrode besteht nun     aus        sogenann-          tem        Rose's    Metall (einer     Legierung    von     Blei,          Zinn    und     Wiemut).     



  Das     System,    von dem im nachstehenden  ,die     Messergebnisse    gegeben werden, besitzt ein  aus     CuJ    bestehendes     Gitter,    welches von den  beiden Elektroden durch je eine     Polystyren-          schicht    von 5     Mikron    getrennt wurde.

   Bei  einer Anodenspannung von 50 Volt und einer  Schichtfläche von 0,25 cm' waren die Re  sultate  
EMI0004.0044     
  
    <I>Eg <SEP> i.,</I>
<tb>  0 <SEP> Volt <SEP> 2 <SEP> mA
<tb>  '-15 <SEP> " <SEP> 0 <SEP> "*
<tb>  -E- <SEP> 15 <SEP> " <SEP> 7 <SEP> "       Von einer weiteren     Entwicklung    der er  findungsgemässen Anordnung sind viele     gün-          stige    Resultate zu erwarten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCH: Elektrodensystem mit unsymmetrischer Leitfähigkeit, ,das .durch zwei Schichten mit verschiedenem Emissionsvermögen gebildet wird, die durch eine nicht genetische .Sperr schicht voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der isolierenden Zwi schenschicht mindestens ein mit einem Zu führungsleiter versehenes leitendes Gitter vorhanden ist. UNTERANSPRüCHE 1.

   Elektrodensystem nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die isolie rende Zwischenschicht mehrere Gitter enthält, zu denselben Zwecken wie die bei Mehrgitter-Radioröhren verwendeten. 2. Elektrodensystem nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass .das bezw. die Gitter durch in der isolierenden Zwischenschicht vorhandene, gelochte Schichten aus leitendem Material gebildet werden.

   3. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass es durch auf die eine Elek trode abwechselnd aufgebrachte isolie rende und gelochte, leitende Schichten gebildet wird, wobei die letzte Schicht vor !der Endelektrode eine isolierende Schicht ist. 4. Elektrodensystem nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass die Sperr schicht aus einem in flüssigem Zustand aufgebrachten Stoff besteht.

   5. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sperrschicht aus Kunst harz besteht. 6. Elektrodensystem nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch vor dem Aufbrin gen auf die isolierenden Schichten mit einem isolierenden Überzug versehene Gitter. 7. Elektrodensystem nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter aus einem Halbleiter besteht, so dass es ein geringes Emissionsvermögen hat.

   B. Elektrodensystem nach Patentanspruch und Unteranspruch <B>6,</B> dadurch gekenn zeichnet, dass das, bezw. die Gitter wenigstens grösstenteils aus elektrolytisch oxydiertem Aluminium bestehen. 9. Elektrodensystem nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das bezw. die Gitter aus Kohle bestehen. 10.

   Elektrodensystem nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es die unten stehenden, in der angegebenen Reihen folge aufeinanderliegenden Schichten enthält: Elektrisch leitender Träger für Selen, Selen, Isolierschicht aus Kunst harz, Gitter aus Kohle, Kunstharz schicht, darauf, abhängig von der Gitter- zahl, mehrere abwechselnde Gitterschich ten aus Kohle und Kunstharzschichten und eine vom letzten Gitter mittels einer Kunstharzschicht getrennte Metallschicht aus Silber,

   wobei die Gitter je mit einem herausgeführten Silberpapierstreifen als elektrische Zuleitung versehen sind.