- Project Runeberg -  Teknisk Tidskrift / 1943. Elektroteknik /
55

(1871-1962)
Table of Contents / Innehåll | << Previous | Next >>
  Project Runeberg | Like | Catalog | Recent Changes | Donate | Comments? |   

Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Sidor ...

scanned image

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Below is the raw OCR text from the above scanned image. Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan. Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!

This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.

Teknisk. Tidskrift

Den är intressant bl.a. därför, att strömmen av elektroner,
i den händelse den spärrskiktsbildande halvledaren är en
överskottselektronledare, antas gå från halvledaren till
metallen i arbetsriktningen. Hittills föreliggande empiriska
data hänföra sig emellertid till hålledare
(vakanselektron-ledare), där elektronerna i teorien ersättas med positivt
laddade partiklar, som i arbetsriktning gå från halvledare
till metall. Den resulterande strömmen blir sålunda likväl
en elektronström från metall till halvledare. Ett
experimentellt belägg för det förstnämnda, grundläggande fallet
(överskottselektronhalvledare) skulle man vilja kalla "den
felande länken" i Schottky-teoriens beviskedja. Författaren
har med professor Rudberg diskuterat möjligheten att
realisera ett sådant experiment, som har intresse även för
studiet av spänningsberoende läckströmsförlopp, eftersom
läckströmmen i detta fall skulle motsvaras av en
elektronström från metall till halvledare.

Läckströmmens starka tillväxt med spänningen har f.n.
ingen fullgod förklaring. Man får anta, att en stegrad
strömtransport i spärrskiktet sätter in vid tillräcklig
fältstyrka, på grund av fältjonisation, stötjonisation genom
snabba elektroner eller enbart fältemission.

Intressant är, att en addition av spänningsfallen i
ar-bets- och spärriktning för liten ström ger en rät linje
motsvarande dubbla nollmotståndet. Enligt Schottky-teorien
har spänning-strömsambandet i närheten av noll formen
E = R01 — kl2. I två motriktade torrventiler blir
strömmen negativ i den ena och spänningsfallens summa blir
Ei — & = 2 Ro 1.

Ett symmetriskt ventilmotstånd erhålles, om
torrventiler staplas växelvis på varandra, varvid spärrmotstèndet
hos de plattor, som få ström i spärriktningen, dominerar
aggregatets motstånd. Resistansen är vid mycket låg
spänning konstant (spänning-strömsambandet är en rät linje)
men avtar starkt vid högre spänning.

Aggregat av kiselkarbidkorn visa liknande egenskaper
och även sådana ventilmotstånd åskådliggöras väl av
ersättningsschemat nedtill i fig. 2. Kapacitansen är stor och
temperaturkoefficienten är liten jämfört med homogena
halvledarkroppar. En principiell skillnad ligger givetvis
däri, att kiselkarbidaggregatet icke innehåller någon
metallkomponent. Men koncentrationen av ledningselektroner är
stor även hos kiselkarbiden jämfört med det
spärrskiktsbildande materialet (kiselsyra och ev. bindemedel) och en
rymdladdningsbestämd potentialfördelning, som liknar
torrventilens, kan därför uppstå även i detta fall. Ett skikt
av SiC>2 utan inblandning av dissocierbara beståndsdelar
har mycket liten egenledningsförmåga och kommer i vissa
avseenden att motsvara ett vakuumskikt.

Klart är, att ventilmotstånd kunna byggas upp
även av annat grundmaterial än kiselkarbid. I
själva verket föreligger ett mer eller mindre
utpräglat spänningsberoende hos de flesta motstånd
med hög resistans, sammansatta av korn med stor
ledningsförmåga och bindemedel med liten
ledningsförmåga. Förutom ledningsförmågans
storlek hos kiselkarbiden (beroende av
renhetsgraden) gör emellertid den naturliga benägenheten
till spärrskiktsbildning genom ytoxidation,
hårdheten och kornformen vid krossning (skarpa
spetsar), att detta material är särskilt lämpligt för
ändamålet och ger möjlighet till utpräglade
effekter.

Det hysteresisfria området för
ventilmotståndens funktion kan karakteriseras på följande sätt:

/ = k„E + kvEn + k2Em-\- ... (1)

Vid låg spänning dominerar den linjära termen
och strömmen är proportionell med spänningen

I är nollmotståndet ). Vid högre spänning

\ ko *

dominerar någon av potenstermerna och
spänningsberoendet framträder.

På grund av kiselkarbidens låga specifika
motstånd (0,5—2 ohm • cm) kan grundmotståndet
vara lågt. Å andra sidan är sammanlagda arean
av själva spärrskikten liten i förhållande till arean
hos hela aggregatet, vilket gör att nollmotståndet
kan vara mycket stort. Ventilverkan kan därför
bli utpräglad. Detta förutsätter givetvis en god
funktion hos spärrskikten. Att en sådan kan
ernås, torde, såsom ovan nämnts, bero dels på
kiselkarbidens egenskap att bilda
kiselsyraspärr-skikt, dels på kiselkarbidkornens skarpa spetsar,
som i aggregatet ge kornkontakter med stor
fältstyrka.

Spärrskiktens strömupptagningsförmåga är
givetvis begränsad. Redan 10 A/cm2 på aggregatet
betyder ju mer än 1 000 A/cm2 i spärrskikten,
enär kornkontakternas effektiva area måste antas
utgöra mindre än 1 % av aggregatets hela area.
Ventilmotstånd för åskskydd kunna emellertid
avleda mer än 100 A/cm2, vilket skulle betyda mer
än 10 000 A/cm2 i spärrskikten, om icke större
delen av strömmen övertogs av gnistor i
kornaggregatets porer. Om dessa porljusbågar
utbildas med en strömtäthet, som utmärker kärnan i
kraftigare gnistor, nämligen 50 000 A/cm210,
kräves ju endast ett obetydligt porutrymme för att
ta hand om stora strömmar*. Att dessa ljusbågar
tända vid den låga spänning, som ungefärligt kan
beräknas av totala spänningsfallet i aggregatet (10
—50 V per kornkontakt och por), beror
sannolikt på att en stötjoniserande elektronström
sprider sig från spärrskikten ut i porernas gas och
ger upphov till jonbryggor.

Man kan även åstadkomma stor
avledningsför-måga utan porljusbågar, nämligen om antalet
kontaktpunkter resp. spärrskiktsarean är stor. I
så fall är det emellertid svårt att åstadkomma
stort spärrmotstånd.

Klart är, att egenskaperna hos den tekniska
produkten bero på många faktorer, bland vilka
kunna nämnas: kiselkarbidkvalitet, kornstorlek,
kornform, kemisk behandling av kiselkarbiden,
bindemedel, blandningsproportioner,
formningsförfarande, presstryck, torknings- och
bränningsförfarande etc.

De kvalitetskrav, som i allmänhet skola
uppfyllas, äro högt spärrmotstånd, stort
spänningsberoende (lågt avledningsmotstånd), god
mekanisk hållfasthet, god hållbarhet för kontinuerlig
ström och stötström, liten tempera turkoefficient,
litet fuktighetsberoende etc. En väsentlig
svårighet är att åstadkomma en jämn produkt,
vilket särskilt gäller resistansvärdena hos små
motståndsenheter.

* Ing. B Svensson har vid Asea utfört försök med
ventil-avledarmotstånd, vilkas porer utfyllts med isoleringsmaterial
(olja, paraffin, compound). När man överskrider en viss
strömtäthet, synes strömmen delvis tvinga sig fram genom
impregneringsmedlet, som partiellt förstöres. Detta stöder
teorien om porljusbågar. Dessa kunna f.ö. direkt iakttas
såsom ljusfenomen. Vid stor strömtäthet lyser det icke
impregnerade motståndsblockets yta kraftigt i mörker.

3 april 1943

E 55

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Project Runeberg, Mon Jan 11 20:15:48 2021 (aronsson) (download) << Previous Next >>
http://runeberg.org/tektid/1943e/0057.html

Valid HTML 4.0! All our files are DRM-free