PL95493B1 - Sposob wytwarzania polprzewodnikow niesamoist zejnictwa elektrycznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pól¬ przewodników niesamoistnych dla grzejnictwa elektrycz¬ nego.Pólprzewodniki niesamoistne w postaci przezroczystych warstw grzejnych mozna nakladac na materialy izolacyjne, a w szczególnosci na szklo i kwarc.Wedlug dotychczas znanych sposobów do wytwarzania pólprzewodników niesamoistnych stosuje sie sole lub tlenki metali, których kation ma zdolnosc do zmiany swej wartosciowosci. Sole lub tlenki tych metali w czystym stanie maja na ogól odpornosc bardzo wysoka i sa prak¬ tycznie izolatorami.Do powstawania nosników pradu konieczne jest spowo- dgwanie zaklócenia w stanie równowagi stechiometrycznej danego zwiazku. Zjawisko to zachodzi badz pod wplywem temperatury, badz pod wplywem atmosfery otaczajacej lub na skutek wprowadzenia domieszek kationu o innej wartosciowosci. Nastepuje wówczas czesciowe i zmienne w czasie dysproporcjonowanie na jony o róznej wartoscio¬ wosci, przez co material staje sie dobrze przewodzacym prad elektryczny, gdyz pojawiaja sie warunki do powstawania swobodnych nosników pradu, badz to typu elektronowego badz dziurowego.Dotychczasowymi sposobami nie udaje sie stworzyc takich warunków aby stan odchylenia od stechiometrii byl staly w funkcji temperatury i czasu.W niskich temperaturach nastepuje pewne ale niedosta¬ teczne zwiekszenie przewodnictwa, natomiast w wysokich temperaturach przewodnosc wzrasta potegowo, stosuje sie bowiem jako regulatory przewodnictwa tylko domieszki zwiazków metali o zmiennej wartosciowosci, które wpraw¬ dzie powoduja zwiekszenie ilosci wytworzonych nosników pradu pochodzenia termicznego ale bez mozliwosci ich regulacji. W niskich temperaturach przewodzenie wzratst do pewnego pulapu lecz nie wystarczajaco, natomiase w temperaturach wysokich przewodzenie rosnie coraz gwaltowniej wraz ze wzrostem temperatury.Znane metody wytwarzania powlok grzewczych nci pozwalaja na otrzymywanie stabilnych powlok grzewczych a zwlaszcza uzyskanie opornosci ponizej 40 ohmów na jednostke kwadratowa przy zachowaniu wysokiej prze¬ zroczystosci oraz niezmiennosci opornosci tych warstw pod wplywem ogrzewania. Poza tym warstwy grzejne wy¬ twarzane dotychczasowymi sposobami sa malo wytrzymale na obciazenie mocy elektrycznej.Wedlug francuskiego opisu patentowego nr 1499185 wprowadza sie do pólprzewodników niesamoistnych na¬ kladanych jako warstwy grzejne, bufor termoelektryczny w funkcji temperatury, a tym samym stabilizujacy wlas¬ nosci i zwiekszajacy trwalosc wytworzonych warstw grzej¬ nych.Bufory termoelektryczne dostarczajace nadmiarowych nosników pradu w nizszej temperaturze zwiekszaja przewod¬ nosc a w wyzszej zmniejszaja.W niskich temperaturach kation buforu termoelektrycz¬ nego majac maly promien jonowy nie pasuje do wymiarów komórki strukturalnej sieci, nie wbudowuje sie w naroza sieci, lecz zajmuje przestrzen w srodku komórki krystalo¬ graficznej i w ten sposób zmniejsza szerokosc pasma wzbro¬ nionego, zwiekszajac tym samym przewodnictwo zgodnie 95 49395 493 z zasadami elektroniki pólprzewodników, a w wyzszej temperaturze energetyczne warunki pozwalaja mu na za¬ jecie miejsca w uwolnionych wezlach sieci, wskutek czego wytwarza nosniki pradu typu przeciwnego do nosników podstawowych. Nastepuje czesciowa rekombinacja i ilosc nosników pradu zmniejsza sie, wracajac do stanu pierwot¬ nego.Zadaniem technicznym niniejszego wynalazku jest usu¬ niecie tych niedogodnosci.Sposób wedlug wynalazku polega na przygotowaniu mieszaniny zwiazku chemicznego, w którym wystepuje kation o zmiennej wartosciowosci, ewentualnie w miesza¬ ninie z substancjami domieszkowymi, oraz buforu termo¬ elektrycznego zawierajacego kationy, których promien jest mniejszy co najmniej o 20% od promienia jonowego kationu w/w zwiazku chemicznego.Najkorzystniej jest stosowac jako bufory zwiazki takie jak: kwasy, tlenki, halogenki, zwiazki metaloorganiczne, wegliki i weglany boru, litu oraz berylu. Ilosc zwiazku chemicznego pólprzewodnika bazy wynosi 95—99% wa¬ gowych, a ilosc buforu termoelektrycznego 0,1—5% wa¬ gowych. Mieszanine topi sie w "temperaturze od 30 do 600 °C w czasie od 5 do 10 minut, jednoczesnie intensywnie miazdzac. Operacje topienia i nastepnie studzenia z miaz¬ dzeniem przeprowadza sie od 2 do 10 razy.W przypadku przewodnictwa typu elektronowego jako bufory stosuje sie zwiazki chemiczne, których kation ma wartosciowosc nizsza od maksymalnej wartosciowosci kationu pólprzewodnika bazowego, a w przypadku prze¬ wodnictwa typu dziurowego zwiazków chemicznych, ss emalii, tlenków metali, metali z powlokami tlenkowymi i mineralów przez powlekanie, sublimacje, napylanie, przy czym naklada sie dwie warstwy pólprzewodnikowe: pierwsza warstwe pólprzewodnika bazowego, a nastepna pólprzewodnika bazowego z buforem termoelektrycznym.Warstwy sa wtapiane w rozgrzana powierzchnie ma¬ terialu chemicznie odpornego i tworza przezroczysta i prze¬ wodzaca warstwe powierzchniowa. Ta wlasciwosc zachowa¬ nia przezroczystosci przy malym stabilnym oporze elek¬ trycznym warstwy stwarza szerokie mozliwosci w zastoso¬ waniu do szklanej i kwarcowej aparatury chemicznej, do ogrzewania szyb w samochodach, samolotach, okretach a takze w szerokim wachlarzu grzejnictwa urzadzen gospo¬ darstwa domowego, suszarek, elementów grzewczych lodówek, do ogrzewania mieszkan.Przyklad.Pólprzewodniki niesamiostne z buforem termoelektrycz¬ nym przygotowane sposobem wedlug wynalazku nanoszono na powierzchnie szklanych wyrobów oraz plytek szklanych.Na tak otrzymane elementy z przezroczysta warstwa, przewodzaca naniesiono elektrody srebrowe, po czym polaczono je ze zródlem pradu elektrycznego. Przezroczysta warstwa grzejna dawala równomierna temperature do 350 °C w czasie od 2 do 3 tysiecy godzin praktycznie nie zmieniajac opornosci elektrycznej i nie starzejac sie. W trak¬ cie rozgrzewu opornosc elektryczna warstwy zmieniala sie (wzrastala) jedynie w granicach do 4% swojej pierwotnej wartosci i powracala do wartosci wyjsciowej po przerwaniu zasilania pradem elektrycznym.Sposób wedlug wynalazku jest blizej wyjasniony na przy¬ kladach podanych w tabeli. 1 1 Przyklad I Przyklad II • PrzykladHI Funkcja ¦ 2 pólprzewodnik-baza bufor termoelektryczny pólprzewodnik-baza bufor termoelektryczny pólprzewodnik-baza Zwiazek czesci 3 SnCl3 SbCl, NH4F CuaO CdCl2 H3BO, BiCl3 CuCl3 LiC03 InCl3 PbCl3 BeCla 1 Ilosc czesci wagowe 4 120 9 2 2 1 1 100 2 100 : 6 1,5 Ilosc czesci wagowe ¦ 0,74 1,8 M Promien jonowy 1 WA l ¦ ¦ « 0,71 0,96 1 0,68 1 0,81 1 0,35 | których wartosciowosc kationu jest wyzsza od wartoscio¬ wosci kationu pólprzewodnika bazowego.Sposobem wedlug wynalazku uzyskuje sie powloki elek- troprzewodzace o opornosci nawet jednego ohma na jed¬ nostke kwadratowa i obciazenie mocy do 20 wat/cm3.Przygotowanie i aktywacje pólprzewodnika niesamoist- nego z buforem termoelektrycznym dokonuje sie przez wymieszanie skladników wytwarzanej mieszaniny, badz przez wstepne stopienie lub rozpuszczenie w rozpuszczal¬ niku, lub rozproszenie w rozcienczalniku takim jak woda, alkohole, kwasy, estry.Pólprzewodniki niesamoistne przygotowane wedlug wy¬ nalazku mozna nakladac na powierzchnie: szkla, kwarcu, 55 60 Wytwarzane sposobem wedlug wynalazku rozdrobnione mieszanki naklada sie przez powlekanie wyrobów podgrza¬ nych do temperatury odpowiadajacej zakresowi temperatury odprezania danego szkla.Przy czym najkorzystniej jest nanosic jako pierwsza warstwe^pólprzewodnika bazy bez buforu termoelektrycz¬ nego, a nastepnie warstwe pólprzewodnika bazy z buforem termoelektrycznym. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzez en ia pat en to we 1. Sposób wytwarzania pólprzewodników niesamoistnych 65 dla grzejnictwa elektrycznego, nakladanych jako pólprzewod-95 493 5 nikowe przezroczyste warstwy grzejne z mieszaniny zwiazku chemicznego, w którym wystepuje kation o zmiennej war¬ tosciowosci jako material pólprzewodnikowy, z dodatkiem buforu termoelektrycznego o wlasciwosciach umozliwiaja¬ cych regulowanie przewodnictwa elektrycznego w funkcji temperatury i ewentualnie z dodatkiem substancji do¬ mieszkowych, znamienny tym, ze mieszanina poddana jest 10—20 razy stopieniu w temperaturze od 30 do 600 °C w czasie od 5 do 20 minut, a nastepnie studzeniu w czasie od 5 do 10 minut polaczonemu z intensywnym miazdzeniem, przy czym bufor termoelektryczny zawiera kationy, których, promien jonowy jest mniejszy co najmniej o 20% od pro¬ mienia jonowego kationu pólprzewodnika bazowego, a w szczególnosci zawiera kationy z grupy zawierajacej bor, lit oraz beryl, zas ilosc pólprzewodnikowego materialu bazo¬ wego wynosi 95—99% wagowych a ilosc buforu termoele¬ ktrycznego wynosi 0,1—5% wagowych. 6

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w przy¬ padku pólprzewodnika niesamoistnego typu elektronowego, jako bufor termoelektryczny stosuje sie taki zwiazek, którego kation ma wartosciowosc nizsza od maksymalnej wartoscio- 5 wosci kationu bazowego materialu pólprzewodnikowego, a w przypadku przewodnictwa typu dziurowego jako bufor termoelektryczny stosuje sie taki zwiazek, którego kation ma wartosciowosc wyzsza od wartosciowosci kationu bazowego materialu pólprzewodnikowego. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kationy buforu termoelektrycznego, a w szczególnosci kationy grupy zawierajacej bor, lit oraz beryl wprowadza sie w postaci zwiazków chemicznych takich jak kwasy, tlenki, halogenki, 15 zwiazki metaloorganiczne, wegliki i weglany.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kationy buforu termoelektrycznego, a w szczególnosci kationy grupy zawierajacej bor, lit oraz beryl wprowadza sie w postaci zwiazków chemicznych takich jak kwasy, tlenki, halogenki, 15 zwiazki metaloorganiczne, wegliki i weglany. PL PL