CH205653A - Process for manufacturing voltage sensitive resistors. - Google Patents

Process for manufacturing voltage sensitive resistors.

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CH205653A
CH205653A CH205653DA CH205653A CH 205653 A CH205653 A CH 205653A CH 205653D A CH205653D A CH 205653DA CH 205653 A CH205653 A CH 205653A
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CH
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oxide
metal
granular
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metal oxides
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
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    • H01C7/105Varistor cores
    • H01C7/108Metal oxide

Description

  

  Verfahren zur Herstellung     spaunungsempfindlicher    Widerstände.         Die    vorliegende Erfindung bezieht sieh  auf     sogenannte        spannungsempfindlielleWider-          stände,    das heisst solche Leiter, deren     elek-          trieclier    Widerstand bei erhöhtem     elek-          trIschem        Spannungsabfall    mehr oder weniger  schnell herabgesetzt wird, weshalb die  Stromstärke mehr als proportional mit dem  Spannungsabfall wächst.

   Solche Widerstände       ssin-d    in letzter     Z & it    unter anderem als     Über-          spannungesicherungen        (Gewitterss,ellutz)    bei  elektrischen Anlagen weitgehend verwendet  worden, wobei eine Anzahl     spannungsemp-          findlieher        Widerstandsblöcke        aewöhnlich,

      mit  Funkenstrecke und     Schmelzsieherungen    oder  mechanischen     Aussehaltvorrichtungen    in  Reihe geschaltet     wer-den.    Auch bei ver  schiedenen andern Regulier- und     Schaltein-          riehtungen    sind solche spannungsempfind  liche Widerstände von Bedeutung.  



  Es ist schon bekannt,     Widerstandsblöcke     dieser Art aus körnigen     Halbleitern,    bei  spielsweise     Siliziumkarbid    oder Kohle (Gra  phit) anzufertigen, die durch ein Binde  mittel zusammengehalten werden.

      Beider     Anfertigung,der    Blöcke wird das  Körnermaterial in eine geeignete Form nach  Zusatz eines Bindemittels     gepresst,    wonach  man dasselbe eventuell durch Trocknen oder  Brennen erhärten     lässt.    Es hat sieh dabei  herausgestellt,     dass    es erhebliche Schwierig  keiten bietet, ein Bindemittel zu erzeugen,  das dem     Widerstandsblojck        zufriedenstellende     sowohl     merhanistlie        als    elektrische     Eigen-          echaften    gibt.

   Einerseits     muss        nämlieh    der  Widerstandskörper genügende     mechanieehe     Druckfestigkeit erhalten, anderseits darf     das     Bindemittel nach dem Trocknen oder Bren  nen die     Ilalbleiterkörner    nicht voneinander  isolieren.  



  Eingehende Versuche haben gezeigt,     dass     der     Widerstandder    Halbleiterkörner an sich  mit der Spannung nicht wechselt, sondern       dass    die Spannungsempfindlichkeit ihren  Ursprung in den Kontaktpunkten zwischen  angrenzenden. Halbleiterkörnern     bezw.    den  Mikroabständen zwischen denselben hat. Es  ist deshalb von grösster Wichtigkeit,     dass     die Bindung     zwisehen,den    Halbleiterkörnern    
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            selndem    Gehalt an kolloidalem     Zirkonoxyd,          EisenoxyJ        uGw.)    verwendet werden.  



  Es     leueUtet    ein,     dass    auch Mischungen  der betreffenden Stoffe verwendet werden  können. Hauptsache ist,     dass    solche Kombi  nationen vorliegen,     dass    ein Metallsalz einer       Sauerstoffslure    eines Elementes der fünften  Gruppe     des    periodischen Systems, beispiels  weise     Pho#spliat    oder     Arsenat    der genannten  Metalle, bei der Erhitzung gebildet wird.

   Die  sauren     Erdalkaliphosphate    und     Ammonium-          phosphate        bezw.    die analogen Arsenverbin  dungen werden bei der Reaktion unter<B>Ab-</B>  gabe von Wasser     bezw.    Ammoniak zerlegt,  wobei Phosphorsäure     bezw.    Arsensäure ent  bunden wird, die mit den übrigen Bestand  teilen reagiert.  



  Es hat sieh herausgestellt,     dass    im all  gemeinen<B>0,5</B> bis<B>5</B>     GewieUtsteile,der    sauren  Verbindung und 2 bis 20 Teile der Metall  oxyde     bezw.        Oxydhydrate    genügen, um<B>100</B>  Teile körnigen Halbleitermaterials zu binden.  



  Gute Resultate wurden zum Beispiel  durch Zugabe von<B>5</B> bis<B>10</B> Gewichtsteilen       Aluminiumoxyd'hydrat    (wie Bauxit oder       Laterit)        bezw.    Chromoxyd (Chromgrün) oder  gefälltem     Zirkonoxyd    nebst<B>5</B> bis<B>10</B>     Ge-          wielltsteilen    einer aus<B>1</B> Raumteil     konz.          Phosplior,säure        (spez.        Gew.#1,70)

      und 2 Raum  teilen Wasser bereiteten Lösung zu<B>100</B>     Ge-          wielitsteilen        körnigen        Siliziumkarbids,    sowie  Pressen, Trocknen und Erhitzen der Mischung  auf<B>500</B> bis<B>1100'C</B> erzielt.  



  Bei Verwendung von     Laterit    (das heisst  einem     "Bauxit"    mit hohem Gehalt     an    gebun  denem Wasser, etwa<B>25</B>     biss   <B>35 %)</B> in Verbin  dung mit Phosphorsäure wird der Vorzug  erzielt,     dass    die Bildung von     Aluminiumplios-          phat    schon bei etwa<B>100'</B> eintritt, und     dass     die     gepressten    Körper aus diesem Grunde  gute Druckfestigkeit; schon bei der genannten  Temperatur erhalten. Durch Erhitzen auf  höhere Temperaturen können die elektrischen  Eigenschaften des     Mateilials    abgeändert wer  den.



  Process for manufacturing resistors sensitive to sparks. The present invention relates to so-called voltage-sensitive resistors, that is to say those conductors whose electrical resistance is reduced more or less quickly with an increased electrical voltage drop, which is why the current strength increases more than proportionally with the voltage drop.

   Such resistors ssin-d have recently been used extensively as overvoltage protection (thunderstorms, ellutz) in electrical systems, whereby a number of voltage-sensitive resistor blocks are common,

      connected in series with spark gaps and fusible links or mechanical shut-off devices. Such voltage-sensitive resistors are also important for various other regulating and switching devices.



  It is already known to make resistor blocks of this type from granular semiconductors, for example silicon carbide or carbon (Gra phite), which are held together by a binding agent.

      When making the blocks, the granular material is pressed into a suitable shape after adding a binding agent, after which it is allowed to harden by drying or firing. It has been found that there are considerable difficulties in producing a binder which gives the resistor block satisfactory merhanistic and electrical properties.

   On the one hand, the resistance body must have sufficient mechanical compressive strength; on the other hand, the binder must not isolate the semiconductor grains from one another after drying or firing.



  Extensive tests have shown that the resistance of the semiconductor grains per se does not change with the voltage, but that the voltage sensitivity has its origin in the contact points between adjacent ones. Semiconductor grains respectively. has the micro-gaps between them. It is therefore of the greatest importance that the bond between the semiconductor grains
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EMI0002.0002
  
            because of the content of colloidal zirconium oxide, iron oxide, etc.).



  It implies that mixtures of the substances in question can also be used. The main thing is that there are combinations such that a metal salt of an oxyacid of an element of the fifth group of the periodic table, for example phosphate or arsenate of the metals mentioned, is formed on heating.

   The acidic alkaline earth phosphates and ammonium phosphates respectively. the analog arsenic compounds are resp. during the reaction with <B> release </B> release of water. Ammonia decomposed, with phosphoric acid BEZW. Arsenic acid is released, which reacts with the other components.



  It has been shown that in general <B> 0.5 </B> to <B> 5 </B> weight parts, the acidic compound and 2 to 20 parts of the metal oxides or. Oxide hydrates are sufficient to bind <B> 100 </B> parts of granular semiconductor material.



  Good results were achieved, for example, by adding <B> 5 </B> to <B> 10 </B> parts by weight of aluminum oxide hydrate (such as bauxite or laterite) or. Chromium oxide (chrome green) or precipitated zirconium oxide together with <B> 5 </B> to <B> 10 </B> corrugated parts one of <B> 1 </B> conc. Phosphorus acid (spec. Weight # 1.70)

      and 2 rooms share water prepared solution to <B> 100 </B> by weight of granular silicon carbide, as well as pressing, drying and heating the mixture to <B> 500 </B> to <B> 1100'C </B> achieved.



  When using laterite (that is, a "bauxite" with a high content of bound water, about <B> 25 </B> to <B> 35%) </B> in conjunction with phosphoric acid, the advantage is achieved that the formation of aluminum phosphate already occurs at about <B> 100 '</B>, and that the pressed bodies have good compressive strength for this reason; obtained at the temperature mentioned. The electrical properties of the material can be changed by heating to higher temperatures.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung spannungs empfindlicher Widerstände aus körnigen, kohlenetoffhaltigen Halbleitern' dadurch<B>ge-</B> kennzeichnet, dass das Körnermaterial mit einer sauren Verbindung ein-es Elementes der fünften Gruppe des periodischen Systems und mindestens einem Metalloxyd gemischt wird, und dass diese Mischung dann in eine Form gepresst und erhitzt wird, wobei ein das Körnermaterial verbindendes Metallsalz einer Sauerstoffsäure ein-es Elementes der fünften Gruppe des periodischen Systems ge bildet wird. PATENT CLAIM I: Process for producing voltage-sensitive resistors from granular, carbon-containing semiconductors, characterized in that the granular material is mixed with an acidic compound of an element of the fifth group of the periodic system and at least one metal oxide , and that this mixture is then pressed into a mold and heated, whereby a metal salt of an oxygen acid, which connects the grain material, is formed as an element of the fifth group of the periodic table. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch. I, da durch gekennzeichnet, dass eine saure Verbindung des Phosphors verwendet wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch. I, da durch gekennzeichnet, dass eine saure Verbindung des Arsens verwendet wird. <B>3.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, Ja- durch gekennzeichnet, dass als Metall oxyd Aluminiumoxyd verwendet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Metall oxyd Eisenoxyd verwendet wird. SUBClaims: <B> 1. </B> Method according to patent claim. I, characterized in that an acidic compound of phosphorus is used. 2. Method according to claim. I, as characterized in that an acidic compound of arsenic is used. <B> 3. </B> Method according to patent claim I, Yes, characterized in that aluminum oxide is used as the metal oxide. 4. The method according to claim I, characterized in that iron oxide is used as the metal oxide. <B>5.</B> Verfahren nach Patentansprucli I, da durch gekennzeichnet, dass als Metall oxyd Chromoxyd verwendet wird. <B>6.</B> Verfahren nach Patentanspruc'h I, da durch gekennzeichnet, dass als Metall oxyd Zirkonoxyd. verwendet wird. <B>7.</B> Verfahren nach Patenfansprucli I, da durch gekennzeichnet, dass als Metall oxyde Aluminiumoxyd und Eisenoxyd verwendet werden. <B>8.</B> Verfahren nach Patentansprueli I, da durch gekennzeichnet, dass als Metall oxyde Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd. verwendet werden. <B> 5. </B> Method according to patent claim I, characterized in that chromium oxide is used as the metal oxide. <B> 6. </B> Method according to patent claim I, characterized in that the metal oxide is zirconium oxide. is used. <B> 7. </B> Process according to Patenfansprucli I, characterized in that aluminum oxide and iron oxide are used as metal oxides. <B> 8. </B> Method according to patent claims I, characterized in that the metal oxides are aluminum oxide and zirconium oxide. be used. <B>9.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, da- .durch gekennzeichnet, dass als Metall oxyde Aluminiumoxyd und Chromoxyd verwendet werden. <B>10.</B> Verfahren nach, Patentansprueh I, da durch. gekennzeichnet, dass als Metall oxyde Eisenoxyd und Chromoxyd ver wendet werden. <B>11.</B> Verfahren nach Patentaliepi-ne,h <B>1,</B> da- durp-li gekennzeichnet, dass als Metall- oxydü Eisenoxyd und Zirkonoxyd ver wendet werden. <B> 9. </B> Method according to claim I, characterized in that aluminum oxide and chromium oxide are used as metal oxides. <B> 10. </B> Method according to patent claim I, since through. marked that iron oxide and chromium oxide are used as metal oxides. <B> 11. </B> Process according to Patentaliepi-ne, h <B> 1, </B> indicated that iron oxide and zirconium oxide are used as metal oxide. <I>1-2.</I> Verfahreii nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass als -Metall oxyde Chromoxyd und Zirkonoxyd ver wendet werden. <B>13.</B> Verfahren nach r'nteranspruch <B>3, da-</B> durch gekennzeiehnet, dass als Aluini- niumoxyd Bauxit verwendet wird. 14. Verfahren nach Unteranspruch<B>3.</B> da durch gekennzeichnet, dass als Alumi niumoxyd Laterit verwendet wird. <I> 1-2. </I> Method according to patent claim <B> 1, </B> characterized in that chromium oxide and zirconium oxide are used as metal oxides. <B> 13. </B> Method according to claim 3, characterized by that bauxite is used as the aluminum oxide. 14. The method according to dependent claim <B> 3. </B> characterized in that laterite is used as aluminum oxide. <B>15.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass das körnige Ilalbleitermaterial Siliziumkarbid ist. <B>16.</B> Verfahren nach Patentansprueh I, da durch gekennzeichnet, dass das körnige Halbleitermaterial Graphit ist. <B> 15. </B> Method according to claim <B> 1 </B> as characterized in that the granular semiconductor material is silicon carbide. <B> 16. </B> Method according to patent claim I, characterized in that the granular semiconductor material is graphite. <B>17.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeiehnet, dass auf<B>100</B> Ge- wie-litsteile des körnigen Halbleitermate- rials <B>0,5</B> bis<B>5</B> Teile der sauren Verbin dung mid 2 bis 20 Teile von Mütalloxyd kommen. <B> 17. </B> Method according to claim <B> 1, </B> as characterized by that on <B> 100 </B> like-lit parts of the granular semiconductor material <B> 0, 5 </B> to <B> 5 </B> parts of the acidic compound and 2 to 20 parts come from Mütalloxyd. <B>18.</B> Verfahren nach Unferanspruch <B>17,</B> da durch gekennzeichnet, dass auf<B>100</B> Ge- wiühtsteile des körnicen Halbleitermate rials<B>5</B> bis<B>10</B> Teile von Metalloxyd und <B>5</B> bis<B>10</B> Teile einer Lösung kommen"die aus<B>1</B> Raumteil Phosphorsäure vom spe zifischen Gewieht <B>1,70</B> und<B>1</B> bis<B>3</B> Raum teilen )Vasser besteht. <B> 18. </B> Method according to Unfer claim <B> 17 </B> as characterized in that on <B> 100 </B> molded parts of the granular semiconductor material <B> 5 </B> Up to <B> 10 </B> parts of metal oxide and <B> 5 </B> to <B> 10 </B> parts of a solution "come from <B> 1 </B> part of the volume of phosphoric acid from the specific Wants <B> 1.70 </B> and <B> 1 </B> to <B> 3 </B> to share space) Vasser exists. <B>PATENTANSPRUCH</B> II: Naüh dein Verfahren gemäss Patentan spruch<B>1</B> erbaltener, spannung#sempfindlieher Widerstand, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem körnigen, kohlenstoffhaltigen Halbleiter und einem die Körner verbinden den Metallsalz einer Sauerstoffsäure eines Elementes der fünften Gruppe des perio- disühen Systems besteht. <B> PATENT CLAIM </B> II: After your method according to patent claim <B> 1 </B> inherited, voltage sensitive resistor, characterized in that it consists of a granular, carbon-containing semiconductor and the grains connect the metal salt Oxygen acid is an element of the fifth group of the periodic system.
CH205653D 1936-10-17 1937-09-18 Process for manufacturing voltage sensitive resistors. CH205653A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2445296A (en) * 1942-10-20 1948-07-13 Wejnarth Axel Richard Process of manufacturing resistance elements durable at high temperature and proof against chemical action
US2465672A (en) * 1943-10-20 1949-03-29 Selas Corp Of America Refractory composition and method of making

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