CH647090A5

CH647090A5 - Kernblech fuer mantelkerne, insbesondere fuer transformatoren.

Info

Publication number: CH647090A5
Application number: CH192180A
Authority: CH
Inventors: Karl Dr Philberth; Bernhard Philberth
Original assignee: Philberth Karl
Priority date: 1979-05-19
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1984-12-28
Also published as: SG60885G; NZ193425A; DE2920365A1; FR2457553A1; DE2920365C2; FR2457553B1; JPH0154843B2; CA1140225A; GB2050068A; US4361823A; IT1128466B; MX147356A; JPS5635401A; GB2050068B; IT8067779A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind mehrere Halbleiterbauelemente bekannt. Eines davon ist ein spannungsabhängiger nicht linearer Widerstand, im allgemeinen Varistor genannt. Dieses Element weist eine nicht lineare Spannungsstromkennlinie auf. Das heisst, sein Widerstand wird abrupt kleiner, wenn sich die an ihm anliegende Spannung erhöht, folglich wächst der Strom steil an. Es absorbiert anormal hohe Spannungen oder stabilisiert Spannungen und wird deshalb in elektrischen Schaltungen verschiedenster Arten verwendet.

Typische spannungsabhängige nicht lineare Widerstände sind SiC-Varistoren, Si-Varistoren und Selen-Varistoren. Andere typische spannungsabhängige nicht lineare Widerstände sind Varistoren mit einem gesinterten Körper auf Kupferoxid- oder Zinkoxidbasis. Ein SiC-Varistor wird unter Verwendung von keramischen Bindemitteln durch Sintern von SiC mit einer Korngrösse von etwa 100 p. gebildet. Der SiC-Varistor kann einer relativ hohen Spannung widerstehen. Aber er kann nicht als Niederspannungselement verwendet werden, weil er nicht genügend dünn gemacht werden kann. Ein Si-Varistor basiert auf einem p-n-Übergang, welcher auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet ist. Er bewährt sich als Niederspannungselement. Seine Verwendung ist aufgrund seiner nicht frei einstellbaren Spannungsstromkennlinie beschränkt. Selen-Varistoren und Varistoren mit gesinterten Körpern auf Kupferoxidbasis bilden ihre Spannungsstromkennlinie an der Verbindungsstelle ihrer Oberfläche mit einer Metallschicht und weisen den Nachteil auf, dass wie bei den Si-Varistoren ihre Spannungsstromkennlinie nicht frei beein-flusst werden kann.

Im Gegensatz dazu weisen Varistoren mit gesinterten Körpern auf ZnO-Basis, insbesondere solche, die als Verunreinigung BÌ2O3, CoO und Sb203, je in einem Ausmasse bis zu 10 Mol-% enthalten, eine Spannungsstromkennlinie auf, welche symmetrisch in bezug zur Nullspannungsachse verläuft. Diese Varistoren weisen eine gute Spannungsstromkennlinie auf, welche durch Änderung der Dicke beeinflusst werden kann. Wegen dieses Vorteils ziehen Varistoren mit gesintertem Körper auf ZnO-Basis viel Aufmerksamkeit auf sich. Bekannte Varistoren dieser Art befriedigen hingegen nicht vollständig. Ihre Spannungsstromkennlinie, insbesondere in negativer Richtung, hängt stark von äusseren Faktoren, wie z.B. Impulsstrom, Gleichstromlast und Temperaturfeuchtigkeitsänderungen ab.

Ein Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung spannungsabhängiger nicht linearer Widerstände aufzuzeigen, welche eine symmetrische nicht lineare Spannungskennlinie aufweisen und welche stabil und zuverlässig sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von Varistoren mit gesintertem Körper auf ZnO-Basis aufzuzeigen, deren Spannungsstromkennlinie in negativer Richtung nicht so stark von externen Faktoren abhängt.

Diese Ziele werden gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht.

Im folgenden sind anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1 bis 4 sind Diagramme, die die Kennlinien von Widerständen, die gemäss den verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung hergestellt sind, und die Kennlinien einiger Vergleichsanordnungen darstellen.

Die für die Erfindung verwendete Ausgangsmischung und die Bedingungen für die Sinterung der Mischung wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Wie oben erwähnt enthält die erfindungsgemässe Ausgangsmischung mehrere Verunreinigungsbeimengungen. Eine erste Beimengung ist Nickeloxid (NiO). Eine zweite Beimengung wird aus der Gruppe bestehend aus Zirkonoxid (Zr02), Yttriumoxid (Y2O3), Hafniumoxid (Hf02) und Scandiumoxid (SC2O3) ausgewählt. Sowohl die erste als auch die zweite Verunreinigungsbeimengung wird in einer Menge von 0,01 bis 10 Mol-% bezogen auf die ganze Mischungsmenge verwendet. Falls die Beimengungen in Mengen verwendet werden, die ausserhalb dieses spezifischen Bereichs liegen, so kann kein spannungsabhängiger nicht linearer Widerstand von grosser Zuverlässigkeit erhalten werden. Vorzugsweise werden die erste und die zweite Beimengung in einer Menge von 0,5 bis 1 Mol-% verwendet.

Anstelle der oben erwähnten Metalloxide können ihre Vorläufer als erste und zweite Beimengungen in der gleichen Menge, das ist 0,01 bis 10 Mol-%, verwendet werden. Der Ausdruck «Vorläufer» meint jene Verbindungen, welche in die entsprechenden Metalloxide verwandelt werden, wenn sie unter den später beschriebenen Bedingungen gesintert werden. Solche Vorläufer sind z.B. Metallkarbonate, Metalloxa-late usw.

Die Ausgangsmischung enthält neben den oben erwähnten ersten und zweiten Verunreinigungsbeimengungen metallisches Zink (Zn) und Zinkoxid (ZnO). Dies ist eines der Merkmale der Erfindung. Das metallische Zink wird bei der Sinterung der Mischung in ein Oxid verwandelt. In bezug auf die Gesamtmenge der Mischung wird es in einer Menge von 0,01 bis 10 Mol-% verwendet. Wenn seine Menge ausserhalb dieses Bereiches liegt, wird kein Widerstand mit grosser Zuverlässigkeit erhalten. Vorzugsweise wird metallisches

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Zink in einer Menge von 3 bis 6 Mol-% verwendet.

Des weiteren kann die erfindungsgemässe Ausgangsmischung eine seltene Erde enthalten, wie z.B. Cerium (Ce) und Praseodym (Pr) in einer Menge bis zu 0,5 Mol-%. Enthält die Mischung eine seltene Erde, so wird die nicht lineare Kennlinie des daraus entstehenden Varistors mit gesintertem Körper verbessert, und zusätzlich kann der Widerstand des Varistors beeinflusst werden. Der Rest der Ausgangsmischung ist Zinkoxid.

Um einen Varistor unter Verwendung der oben erwähnten Ausgangsmischung herzustellen, werden die Komponenten der Mischung, welche pulverförmig sind, vollständig gemischt. Falls nötig, kann der Mischung ein Bindemittel, wie z.B. Polyvinylalkohol zugesetzt und vollständig mit der Mischung gemischt werden. Die Mischung wird dann unter einem vorbestimmten Druck geformt. Die so geformte Mischung wird im allgemeinen an der Luft mit ungefähr 1100 °C oder mehr (gewöhnlich nicht mehr als 1200 °C), vorzugsweise bei ungefähr 1150 bis 1200 °C, während ungefähr 2 bis 4 Stunden gesintert. Typischerweise wird die Sinterung nicht unter Druck ausgeführt. Der Körper kann dick oder dünn sein, je nach gewünschter Spannungsstromkennlinie. Der in dieser Weise gesinterte Körper weist eine symmetrische nicht lineare Spannungskennlinie auf, welche sehr stabil und zuverlässig ist. Insbesondere variiert seine nicht lineare Spannungskennlinie sehr wenig in negativer Richtung, sogar dann, wenn er externen Faktoren ausgesetzt wird, wie z.B. Impulsströmen, Gleichstromlasten und Temperaturfeuchtigkeitswechsel.

Der auf diese Weise erhaltene gesinterte Körper wird auf beiden Hauptflächen mit z.B. einer Silbermasse beschichtet und dann erhitzt, so dass die Silbermasse am Körper haftet, um die Elektroden zu bilden. Alternativ dazu können auf dem gesinterten Körper Aluminiumelektroden aufgebracht werden, entweder durch Aufsprühen oder durch Aufdampfen. Der mit Elektroden ausgerüstete, gesinterte Körper bildet nun einen spannungsabhängigen nicht linearen Widerstand, der eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung eingehender verständlich gemacht.

Beispiel 1

Es werden mehrere Ausgangsmischungen vorbereitet.

Jede von ihnen enthält 3 Mol-% metallisches Zink, 0,1 bis 10 Mol-% Nickeloxidpulver, 0,1 bis 10 Mol-% Zirkonoxidpulver und als Rest Zinkoxidpulver. Diese Komponenten werden vollständig gemischt. Die Ausgangsmischung wird zu Scheiben geformt, welche einen Durchmesser von 20 mm und eine Dicke von 1 mm aufweisen. Diese Scheiben werden an der Luft bei 1100 °C oder mehr gesintert. Die gesinterten Scheiben werden auf beiden Oberflächen mit Silberpaste beschichtet. Die Scheiben werden darauf erhitzt, damit der Silberpastenüberzug an ihnen haftet, um so spannungsabhängige nicht lineare Widerstandselemente herzustellen.

Die Spannungsstromkennlinie der Widerstandselemente wird durch folgende Formel bestimmt:

I = (V/C)a worin C ein Koeffizient und a ein nicht linearer Koeffizient ist. Je grösser a desto besser ist die nicht lineare Charakteristik.

Die Kennlinie eines Varistors kann durch seinen Koeffizienten a und die Spannung Vi bei 1 m A (das ist der Spannungsabfall) anstelle von C dargestellt werden. Wenn das grösstmögliche a eines jeden Widerstandselementes über Vi aufgezeichnet wird, erhält man Kennlinien, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Es werden drei Vergleichselemente hergestellt. Das erste Vergleichselement wird aus einer (ZnO + NiO + Zr02)-Mischung hergestellt, welche sich von der oben erwähnten Ausgangsmischung einzig darin unterscheidet, dass das Zinkoxid durch metallisches Zink ersetzt wird. Das zweite Vergleichselement wird aus einer (ZnO + NiO)-Mischung hergestellt, welche sich von der oben erwähnten Ausgangsmischung dadurch unterscheidet, dass das Zinkoxid durch metallisches Zink und Zirkonoxid ersetzt wird. Das dritte Vergleichselement wird aus einer (Zn0 + Zr02)-Mischung hergestellt, welche sich von der oben erwähnten Ausgangsmischung nur dadurch unterscheidet, dass das Zinkoxid durch metallisches Zink und Nickeloxid ersetzt wird. Die ersten, zweiten und dritten Kontrollelemente weisen Kennlinien auf, wie sie die Kurven b, c und d in der Fig. 1 darstellen.

Beispiel 2

Mehrere Widerstandselemente werden in der gleichen Weise wie jene des Beispiels 1 hergestellt, mit Ausnahme,

dass die Ausgangsmischung Yttriumoxid (Y2O3) anstelle von Zirkonoxid (Zr02) aufweist. Diese Widerstandselemente ergeben eine nicht lineare Spannungskennlinie, wie dies die Kurve e in Fig. 2 zeigt. Die Kurven f, g und h in Fig. 2 zeigen die nicht linearen Spannungskennlinien von Vergleichselementen, die aus einer (ZnO + NiO — Yî03)-Mischung, einer (ZnO + NiO)-Mischung bzw. einer (ZnO + Y203)-Mischung hergestellt werden.

Beispiel 3

dass die Ausgangsmischung anstelle von Zirkonoxid (Zr02), Hafniumoxid (HfOs) enthält. Die Widerstandselemente ergeben eine nicht lineare Spannungskennlinie wie sie durch die Kurve i in Fig. 3 dargestellt ist. Die Kurven j, k und 1 in Fig. 3 zeigen nicht lineare Spannungskennlinien von Kontrollelementen, die aus einer (ZnO + NiO + Hf02)-Mischung, einer (ZnO + NiO)-Mischung bzw. einer (ZnO + HfOj)-Mischung hergestellt werden.

Beispiel 4

dass die Ausgangsmischung anstelle von Zirkonoxid (Zr02), Scandiumoxid (SC2O3) enthält. Diese Widerstandselemente ergeben eine nicht lineare Spannungskennlinie, wie sie durch die Kurve m in Fig. 4 dargestellt ist. Die Kurven n, o und p in Fig. 4 stellen nicht lineare Spannungskennlinien von Vergleichselementen dar, die aus einer (ZnO + NiO 4- SC2O3)-Mischung, einer (ZnO 4- NiO)Mischung bzw. einer (ZnO + Sc203)-Mischung hergestellt werden.

Wie die Fig. 1 bis 4 zeigen, weisen die Varistoren, die mit Zusätzen der gleichen Art nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, im wesentlichen den gleichen Varistorkoeffizienten auf, unabhängig davon, welchen Wert die Spannung Vi auch immer annimmt. Im Gegensatz dazu weisen die Vergleichselemente Koeffizienten a auf, die mit der Spannung Vi variieren.

Um darzustellen, dass die Spannungsstromkennlinie von Varistoren, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, mittels Änderung ihrer Dicke festgelegt werden kann, werden die Versuche der Beispiele 5 bis 8 durchgeführt.

Beispiel 5

Es werden mehrere scheibenförmige Varistoren in der gleichen Weise wie jene des Beispiels 1 hergestellt, mit Ausnahme, dass eine Ausgangsmischung verwendet wird, die 0,5

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4

Mol-% Nickeloxid, 0,75 Mol-% Zirkonoxid, 4,0 Mol-% metallisches Zink und als Rest Zinkoxid enthält. Die scheibenförmigen Varistoren haben alle einen Durchmesser von 20 mm, einige weisen eine Dicke von 0,5 mm, einige eine Dicke von 1,0 mm und einige eine Dicke von 2,0 mm auf. Einige von ihnen werden mit einer Silberpaste überzogen und dann erhitzt, damit der Silberpastenüberzug an ihnen haftet, um so Elektroden zu bilden. Die übrigen werden mit Aluminiumelektroden /ersehen, welche entweder aufgesprüht oder aufgedampft werden. Alle diese Varistoren werden geprüft, wobei ihre nicht lineare Spannungskennlinie gemessen wird. Die Resultate werden in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Tabelle 1

Dicke (mm) Vi(V) a

Elektrodenherstellung 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0

Silberpasten-

beschichtung

41

80

160

28

29

30

Al-Besprühung

43

82

162

28

29

Al-Aufdampfung

42

81

161

28

29

Beispiel 6

Mehrere scheibenförmige Varistoren werden in der gleichen Grösse und in der gleichen Weise wie jene des Beispiels 5 hergestellt, mit Ausnahme, dass anstelle von Zirkonoxid Yttriumoxid verwendet wird. Diese Varistoren werden geprüft, wobei ihre nicht lineare Spannungskennlinie gemessen wird. Die Resultate werden in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Tabelle 2

Dicke (mm) Vi(V) a

Elektrodenherstellung 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0

Silberpasten-

beschichtung

48

94

188

28

27

Al-Besprühung

47

93

185

28

Al-Aufdampfung

48

94

187

28

27

Beispiel 7

Mehrere scheibenförmige Varistoren werden in der gleichen Grösse und auf die gleiche Weise wie jene des Beispiels 5 hergestellt, mit Ausnahme, dass anstelle von Zirkonoxid Hafniumoxid verwendet wird. Diese Varistoren werden geprüft, wobei ihre nicht lineare Spannungskennlinie gemessen wird. Die Resultate werden in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Tabelle 3

Dicke (mm) Vi(V) «

Elektrodenherstellung 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0

Silberpasten-

beschichtung

38

76

152

30

31

Al-Besprühung

39

78

155

29

30

Al-Aufdampfung

39

76

153

30

31

30

Beispiel 8

Mehrere scheibenförmige Varistoren werden in der gleichen Grösse und auf die gleiche Weise wie jene des Beispiels 5 hergestellt, mit Ausnahme, dass an Stelle von Zirkonoxid Scandiumoxid verwendet wird. Diese Varistoren werden geprüft, wobei ihre nicht lineare Spannungskennlinie gemessen wird. Die Resultate werden in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Tabelle 4

Dicke (mm) Vi(V) a

Elektrodenfabrikation 0,5 1,0 2,0 0,5 1,0 2,0

Silberpasten-

beschichtung

46

90

180

24

23

Al-Besprühung

46

92

183

24

23

Al-Aufdampfung

45

91

182

24

23

Um die Polaritätscharakteristiken der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Varistoren zu ermitteln, d.h. die Impulsstromcharakteristik, die Gleichstromlastcharakteristik und die Temperatur-Feuchtigkeitswechselcharakteristik, wird eine Anzahl Varistoren mit Vi = 200 V aus verschiedenen Ausgangsmischungen, die in den folgenden Beispielen 9 bis 12 beschrieben werden, hergestellt.

Beispiel 9

Mehrere Varistoren werden aus einer Ausgangsmischung, welche 1,0 Mol-% Nickeloxid, 1,0 Mol-% Zirkonoxid, 3,0 Mol-% metallisches Zink und als Rest Zinkoxid enthält, hergestellt.

Beispiel 10

Mehrere Varistoren werden aus einer Ausgangsmischung, welche 0,5 Mol-% Nickeloxid, 0,75 Mol-% Yttriumoxid, 5,0 Mol-% metallisches Zink und als Rest Zinkoxid enthält, hergestellt.

Beispiel 11

Mehrere Varistoren werden aus einer Ausgangsmischung, welche 0,5 Mol-% Nickeloxid, 1,0 Mol-% Hafniumoxid, 4,0 Mol-% metallisches Zink und als Rest Zinkoxid enthält, hergestellt.

Beispiel 12

Mehrere Varistoren werden aus einer Ausgangsmischung, welche 0,75 Mol-% Nickeloxid, 1,0 Mol-% Scandiumoxid, 3,5 Mol-% metallisches Zink und als Rest Zinkoxid enthält, hergestellt.

An die Varistoren der Beispiele 9 bis 12 wird lOOOOmal ein Stromstoss von 500 A angelegt, um so die Impulsstromcharakteristik der einzelnen Varistoren aufzuzeichnen, das ist die Änderung von Vi in positiver und negativer Richtung. Um die Gleichstromlast, das ist die Änderung von Vi in positiver und negativer Richtung, der einzelnen Varistoren aufzuzeichnen, wird an sie bei einer Temperatur von 85 °C 500mal eine Last von 2 Watt angelegt. Des weiteren wird die Umgebungstemperatur dieser Varistoren lOOmal von —40 °C auf 88 °C erhöht, während an ihnen eine Last von 2 Watt anliegt und die relative Feuchtigkeit auf 95% gehalten wird, dabei wird die Temperatur-Feuchtigkeitsänderungscharakteristik der einzelnen Varistoren, das ist die Änderung von Vi in positiver und negativer Richtung, aufgezeichnet. Die Resultate sind in der nachfolgenden Tabelle 5 aufgeführt, welche ebenso die Polaritätscharakteristik eines bekannten Varistors oder eines Vergleichsvaristors, der aus einer Mischung hergestellt wird, die 0,5 Mol-% BiO, 0,5 Mol-% MnO, 0,5 Mol-% CoO, 1 Mol-% Sb2Û3 und als Rest ZnO enthält.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

Tabelle 5

647 089

Vergleichsvaristor Positive Negative Richtung Richtung

Beispiel 9

Positive

Richtung

Negative Richtung

Beispiel 10

Positive

Richtung

Negative Richtung

Beispiel 11

Positive

Richtung

Negative Richtung

Beispiel 12

Positive

Richtung

Negative Richtung

+ 5%

-18%

+ 2,0%

-0,5%

+ 2,0%

-0,5%

+ 1,5%

-0,5%

+ 2,0%

-0,5%

+ 3%

-26%

-2,5%

-2,0%

+ 2,0%

-1,0%

+ 2,0%

-2,0%

+ 2,0%

-1,5%

+ 4%

-20%

+ 2,0%

-1,5%

+ 1,5%

-1,0%

+1,5%

-1,5%

+ 1,5%

-1,5%

15

Temperatur-

Feuchtigkeits-

Charakteristik

Gleichstromlast-

Charakteristik

Impulsstrom-

Charakteristik

Wie aus der Tabelle 5 hervorgeht, ändert die Ausgangsspannung Vi der gesinterten Varistoren auf ZnO-Basis, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, weniger in positiver und negativer Richtung als jene des bekannten Varistors. Dies trägt viel dazu bei, die symmetrische Span- 20 nungsstromkennlinie der Varistoren aufrecht zu erhalten. Da ihre Anstiegsspannung Vi sehr wenig ändert, besitzen Varistoren, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt werden, eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit. 25

Des weiteren wurde eine Anzahl Varistoren nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt unter Verwendung von verschiedenen Ausgangsmischungen und Sinterung der Mischung bei 1200 °C während 2 Stunden. Diese Varistoren wurden geprüft und ihre nicht lineare Spannungskennlinie (Vi, a) und ihre Impulsstromcharakteristik in der gleichen Weise wie die Varistoren der Beispiele 9 bis 12 aufgezeichnet. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle 6 aufgeführt, welche auch die je verwendete Ausgangsmischung angibt.

Tabelle 6

Ausgangsmischung (Mol-%) Nichtlinearität Impulsstrom-Charakteristik der Spannung

AV1/V1 (%)

ZnO NiO MeOx Zn Vi/mm a Positive Negative

Richtung Richtung

Beispiel

Vergleichselement

13 98,99

0,5

Y2O3 0,5

0,01

113

24

+ 4

-4

14 98,9

0,5

Y2O3 0,5

0,1

108

26

4- 3

-2,5

15 98

0,5

Y2O3 0,5

1

102

28

+ 2

-1

16 89

0,5

Y2O3 0,5

10

78

25

+ 2

-2

17 98,99

0,5

Sc2O3 0,5

0,01

109

21

+ 5

-4,5

18 98,9

0,5

SC2O3 0,5

0,1

100

22

-f~ 4

-3

19 98

0,5

SC2O3 0,5

I

92

24

+2

-1

20 89

0,5

SC2O3 0,5

10

84

22

+2

-1,5

21 98,99

0,5

Zr02 0,5

0,01

97

25

+4

-3,5

22 98,9

0,5

Zr02 0,5

0,1

90

26

+3

-2

23 98

0,5

Zr02 0,5

1

82

28

+2

-1

24 89

0,5

Zr02 0,5

10

75

26

+2

-2

25 98,99

0,5

HfOz 0,5

0,01

91

27

+3

-3

26 98,9

0,5

Hf02 0,5

0,1

85

28

+3

-1,5

27 98

0,5

Hf02 0,5

1

78

30

+2

-1

28 89

0,5

HfOj 0,5

10

71

26

+2

-2

1 98,999

0,5

Y2O3 = 0,5

0,001

154

18

+4

-9

2 84

0,5

SC2O3 = 0,5

15

cc

71

19

+3

-7

29 99,48

0,01

Y203 = 0,l

JJ

0,01

110

23

+4

-4,5

SC2O3 = 0,4

30 98,9

0,1

Y2O3 = 0,4

0,5

104

25

+3

-4

Zr02 = 0,l

31 98

0,5

Y2O3 = 0,4

1

92

28

+3

-1,0

Hf02 = 0,l

32 95,5

0,5

SC2O3 = 0,5

3

87

31

+2

-0,5

Zr02 = 0,5

33 93,5

1,0

Zr02 = 0,5

5

81

30

+2

-0,5

Hf203 = 0,5

34 95,89

0,5

Sc203 = 0,01

3

108

30

+3

-3

Y203 = 0,l

Zr02 = 0,5

647 089

6

Ausgangsmischung (Mol-%)

ZnO

Nichtlinearität der Spannung

NiO

MeOv

Zn

Vi/mm

Impulsstrom-Charakteristik

AVi/Vi (%) a Positive

Richtung

Negative Richtung

Beispiel 35 91,5

36 85

37 81

38 70

1,0

10

Y203 = 0,5 SC2O3 =1,0 HfC>2= 1,0 Y203=l,0 Zr0a = 3,0 HfCh = 3,0 SC2O3 = 1,0 Zr0z = 3,0 Hf02 = 5,0 Y2O3 = 1 SC2O3 = 3 ZrOi = 3 HfQ2 = 3

10

97

113

125

145

31

+ 3

29 +3

28 +3

27 +3

1,5

-2,0

-2,5

-3

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims

647 089

1. Verfahren zur Herstellung spannungsabhängiger nicht linearer Widerstände, mittels Sinterung einer Ausgangszusammensetzung, die hauptsächlich Zinkoxid enthält und der Zusätze beigemengt werden, um einen gesinterten Körper mit einer spannungsabhängigen nicht linearen Widerstandskennlinie zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangszusammensetzung 0,01 bis 10 Mol-% eines ersten Zusatzes, der aus der Gruppe des Nickeloxides und seinen Vorläufern stammt, 0,01 bis 10 Mol-% eines zweiten Zusatzes, der aus den Gruppen stammt, die aus Zirkonoxid oder seinen Vorläufern, Yttriumoxid oder seinen Vorläufern, Hafniumoxid oder seinen Vorläufern und Scandiumoxid oder seinen Vorläufern besteht, 0,01 bis 10 Mol-% metallisches Zink, 0 bis 0,5 Mol-% Seltene Erden und im übrigen Zinkoxid enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zusatz in der Ausgangszusammensetzung in einer Menge von 0,5 bis 1 Mol-% enthalten ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zusatz in der Ausgangszusammensetzung in einer Menge von 0,5 bis 1 Mol-% enthalten ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass metallisches Zink in der Ausgangszusammensetzung in einer Menge von 3 bis 6 Mol-% enthalten ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangszusammensetzung Cerium oder Praseodym in einer Menge bis zu 0,5 Mol-% enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangszusammensetzung bei

1100 °C oder mehr gesintert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangszusammensetzung bei 1150 bis 1200 °C gesintert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangszusammensetzung während 2 bis 4 Stunden gesintert wird.