AT148922B - Elektrischer Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten aus einem gesinterten Gemisch. - Google Patents

Description

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   Für die Herstellung von Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten benutzt man häufig Urandioxyd   U02.   Dieses Oxyd hat, wenn es in einem reduzierenden oder nicht angreifenden
Gase angeordnet ist, stets gleichbleibende elektrische Eigenschaften. Neben den grossen Vorteilen, die das Urandioxyd hat, bestehen aber auch einige Nachteile, z. B. zwingt das verhältnismässig hohe spezifische Gewicht zu einer besonders festen Halterung bei grossen Widerstandskörpern ; ausserdem ist auch der Preis des Stoffes ziemlich hoch. Es besteht daher das Bedürfnis, andere Halbleiter mit negativem Temperaturkoeffizienten zu finden, die die günstigen Eigenschaften des Urandioxyds auch aufweisen, aber von seinen Nachteilen frei sind.

   Schwierigkeiten macht bei dieser Suche bereits die Frage nach der chemischen Beständigkeit, da die Widerstände häufig in einen Variatorwiderstand eingebaut werden und sie also in heissem Zustande gegen Wasserstoff beständig sein müssen. Oxyde, die in reduzierender oder nicht angreifender Umgebung auch bei erhöhten Temperaturen nicht ver- ändert werden, haben meist eine gute Leitfähigkeit und nur einen geringen negativen Temperaturkoeffizienten, häufig besitzen sie überhaupt keinen oder sogar einen geringen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes. 



   Es wurde nun gefunden, dass man auch durch geeignete Zusammensetzung eines gesinterten Gemisches von leitenden und nichtleitenden Stoffen zu Widerständen gelangen kann, die einen etwa ebenso hohen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen wie das Urandioxyd, und dass diese Widerstände den Widerständen aus Urandioxyd sogar in mancher Beziehung überlegen sind.

   Nach der Erfindung besteht das Sintergemisch solcher Widerstände bis zu   75% aus   einem oder mehreren niederen Metalloxyden, welche einen spezifischen Widerstand von 10 Ohm.   cmycm   oder weniger aufweisen und die sich in dem Temperaturbereich von   8000 bis 15000 C im   Wasserstoff nicht zu Metall reduzieren lassen, und der Rest des Sintergemisches aus einem Isolierstoff, der sich bei den Herstellungs-und Betriebsbedingungen nicht zersetzt und dessen spezifischer Widerstand mehr als   10"Ohm. et/c/t :   beträgt. 



   Derartige Widerstände werden erfindungsgemäss dadurch erzeugt, dass die leitenden Stoffe in Form ihrer höheren, nichtleitenden Oxyde mit den nichtleitenden Stoffen gemischt. in Formen gepresst oder gespritzt und dann gebrannt werden. Nachdem die Widerstände so in mechanischer Beziehung fertiggestellt und gegebenenfalls auch bereits in einen Glaskolben eingebaut sind, werden dann durch Brennen in reduzierender Atmosphäre die nichtleitenden höheren Oxyde in die   gutleitenden   niederen Oxyde umgewandelt. Um im Widerstande während des Betriebes stets die leitenden niederen Oxyde zu behalten, werden die Widerstände   zweckmässig in   einer reduzierenden oder nicht angreifenden Umgebung benutzt. 



   Sehr gute Ergebnisse wurden mit niederem Titanoxyd erhalten. Zur Herstellung von Titanoxydwiderständen mischt man das nichtleitende Titandioxyd   Ti02   mit einem ebenfalls nichtleitenden, aber unter reduzierenden Einflüssen nicht   veränderlichen   Oxyd, wie z. B. einem Erdalkalioxyd oder Erdoxyd, ferner Siliziumdioxyd, Zirkonoxyd, Hafniumoxyd, Thoroxyd, Tantalpentoxyd, Chromoxyd. 
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 genannten Oxyden bei reduzierender Behandlung des Sintergemisches im Wasserstoffstrom überschüssigen Sauerstoff abgibt und dadurch nichtleitend wird, wogegen es bei gewöhnlicher Behandlung den Strom leitet und aus diesem Grunde bisher als leitender Bestandteil in Sintergemischen genannt wurde. Das Gemisch wird durch Pressen oder Spritzen geformt.

   Die Körper werden dann   zunächst   in oxydierender Umgebung, also z. B. in Luft, gebrannt. Man erhält dadurch ausserordentlich feste. nichtleitende keramische Körper. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass infolge der bei höherer Temperatur unterschiedlichen Polarität eine weitgehend gleichmässige Verteilung der einzelnen Bestandteile ineinander eintritt, die den keramischen Körper in seiner Korngrösse von der mehr oder weniger zufälligen Korngrösse der Ausgangsstoffe im wesentlichen unabhängig macht. Die beiden Stoffe sind also mindestens teilweise ineinander gelöst.

   Die Körper werden nach diesem Vorbrennen bei einer solchen Temperatur behandelt, dass das Titanoxyd nunmehr unter geringer Sauerstoffentziehung in das leitende niedere Oxyd   (TiOx)   übergeführt wird, während das beigemischte isolierende Oxyd unver- ändert bleibt. Diese Temperatur liegt für ein Gemisch von Titanoxyd mit Magnesiumoxyd zwischen 800  und 1500 . wenn in Wasserstoff geglüht wird. Man erhält dann eine äusserst feine Verteilung des an sich sehr gut leitenden Bestandteiles   TiOx,   wo x zwischen 1 und 2 liegt, in einem auch bei hohen Temperaturen sehr gut isolierenden Oxyd wie Magnesiumoxyd.

   Nach dem Brennen des Gemisches ist das Gitter der einzelnen Bestandteile, insbesondere das des isolierenden Bestandteiles, nicht mehr nach- 
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 temperaturen nicht reduzierbare oder sieh zersetzende Oxyde der genannten Art verwendet werden oder auch Gemische solcher Oxyde. Die so erhaltenen Widerstandskörper sind auch bei hohen Temperaturen in ihren elektrischen Eigenschaften   unveränderlich   und nicht davon abhängig, ob sie in reduzierender oder indifferenter Umgebung arbeiten. 



   An Stelle des Titanoxyds, das als besonders günstiges Beispiel genannt wurde, können auch 
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Gemische solcher Oxyde benutzt werden. 



   Bei Verwendung dreiwertiger Suboxyde der Metalle in der Nebenreihe der fünften Gruppe des periodischen Systems. insbesondere bei Verwendung von Nioboxyd Nb203 und Vanadinoxyd   Vu03.   werden die besten Ergebnisse dann erzielt, wenn bei dem reduzierenden Brennen die Temperatur etwa bei 1600  C oder zweckmässig sogar darüber liegt. Zusammen mit den leitenden Suboxyden werden hiebei ebenfalls die dreiwertigen, isolierenden Oxyde, etwa von Aluminium   (AIOund   Chrom (Cr2O3) benutzt. Chromoxyd nimmt nach dem reduzierenden Brennen bei etwa   16000 C Widerstandswerte   an. die bei Raumtemperatur grösser sind als 105 Ohm für den Leiter von 1   cm2   Querschnitt und   l t'm   Länge. Es ist daher gegenüber den gutleitenden Oxyden von Niob und Vanadin als schlechter Leiter zu bezeichnen. 



   Das reduzierende Brennen bei etwa 1600  C und darüber gibt den genannten dreiwertigen Oxyden völlig unveränderliche elektrische Eigenschaften, und ihr Temperaturkoeffizient wird negativ. 



   Die erfindungsgemäss zusammengesetzten Widerstände sind beispielsweise Gemische von   20%   
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   Die Widerstandskörper nach der Erfindung lassen sich gut zur Dämpfung von   Einschaltüber-   strömen verwenden. Es ist besonders   zweckmässig,   sie in Variatorwiderstände einzubauen. Die Widerstände können ausserdem zur Spannungsregelung dienen. Es ist auch durch die   Wahl möglichst holler   spezifischer Widerstände für das Gemisch und durch die Erzwingung eines Temperaturgefälles in der Richtung des Stromflusses   möglich,   eine fallende   Stromspannungskennlinie   zu erzeugen. Bei einer gegebenen Halterung und bei einer gegebenen Wärmeableitung ist die Form der   Stromspannungs-   kennlinie abhängig von dem spezifischen Widerstand des Widerstandskörpers.

   Dieser ist leicht durch eine entsprechende Zusammensetzung des Gemisches aus geeigneten Mengen der leitenden und nichtleitenden Verbindungen einzustellen. Solche Widerstände lassen sich mit grossem Vorteil für viele   Verstärkerschaltungen   verwenden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten aus isolierenden Oxyden mit einem spezifischen Widerstand von mehr als   10   Ohm je   cm"   und leitenden niederen Oxyden mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 10 Ohm je   cm.   dadurch gekennzeichnet, dass zuerst an Stelle der leitenden niederen Oxyde die entsprechenden nichtleitenden höheren Oxyde zum Mischen und Formen mit den isolierenden Oxyden benutzt werden, dann durch Brennen in einer sauerstoffhaltigen Umgebung die beiden Stoffe wenigstens teilweise ineinander gelöst und darauf durch Brennen in indifferenter oder reduzierender Umgebung die genannten höheren Oxyde in die leitenden niedrigen übergeführt werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere leitende, dreiwertige Suboxyde der Metalle in der Nebenreihe der fünften Gruppe <Desc/Clms Page number 3> des periodischen Systems, insbesondere das Nioboxyd Nb, s und das Vanadinoxyd V2O3, mit einem oder mehreren dreiwertigen isolierenden Oxyden, wie Aluminiumoxyd Al203 oder Chromoxyd CrOg, ge- mischt lmd bei etwa 1600 C oder mehr gebrannt werden.

   3. Gemäss dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 hergestellter elektrischer Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten aus isolierenden Oxyden mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 105 Ohm/cm3 und leitenden niederen Oxyden mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 10 Ohm/cm3, dadurch gekennzeichnet. dass die stark basisehen isolierenden Oxyde und die mehr oder weniger stark basischen und metallisch leitenden Oxyde wenigstens teilweise ineinander gelöst sind.

   4. Widerstandskörper nach Anspruch 3. von dem ein Bestandteil ein niedriges Titanoxyd TiOx ist, mit x zwischen 2 und 1.

   5. Widerstandskörper nach Anspruch 3, von dem ein Bestandteil ein niedriges Oxyd von Niob oder Vanadin oder ein Gemisch dieser Oxyde untereinander oder mit Titanoxyd ist.

   6. Elektrischer Widerstand nach den Ansprüchen 3 bis Ï, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffe aus einem Erdalkalioxyd. Erdoxyd, Siliziumdioxyd, Zirkonoxyd, Hafniumoxyd, Thoroxyd, Tantalpentoxyd, Mangandioxyd oder unter reduzierenden Bedingungen behandelten Chromoxyd oder aus mehreren der vorgenannten Oxyde bestehen.