DE1002889B - Ceramic body with perovskite structure, very high DK for electrical capacitors - Google Patents

Ceramic body with perovskite structure, very high DK for electrical capacitors

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DE1002889B
DE1002889B DES33655A DES0033655A DE1002889B DE 1002889 B DE1002889 B DE 1002889B DE S33655 A DES33655 A DE S33655A DE S0033655 A DES0033655 A DE S0033655A DE 1002889 B DE1002889 B DE 1002889B
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capacitor
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DES33655A
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Dr Walter Heywang
Emil Ramisch
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/28Tubular capacitors

Description

Perowskitstruktur besitzender keramischer Körper sehr hoher DK für elektrische Kondensatoren Bei Kondensatoren ist es bereits bekannt, daß an den Rändern der Belegung vor allem dann, wenn die Kondensatoren mit hoher Wechselspannung betrieben werden, Glimmerscheinungen auftreten, die leicht zu Zerstörungen des Dielektrikums führen. Diese Nachteile sind bei keramischen Kondensatoren mit einem Dielektrikum sehr hoher DK, z. B. aus Bariumtitanat oder anderen Perowskitstruktur besitzenden Keramiken, besonders groß, weil die Bündelung der Kraftlinien an den Elektrodenkanten infolge der sehr hohen DK, die vielfach weit über 1000 liegt, sehr stark ist. Die schädlichen Sprüh- oder Glimmerscheinungen, die zu einer Zerstörung des Dielektrikums am Elektrodenrand führen können, treten daher bei diesen Kondensatoren auch schon bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen auf.A ceramic body with a perovskite structure has a very high DC for electrical capacitors In capacitors, it is already known that at the edges the occupancy especially when the capacitors are operated with high AC voltage glow phenomena occur, which can easily destroy the dielectric to lead. These disadvantages are in ceramic capacitors with a dielectric very high DK, e.g. B. from barium titanate or other perovskite structures Ceramics, especially large, because the lines of force are bundled at the electrode edges due to the very high DK, which is often well over 1000, is very strong. the harmful spray or glow phenomena that destroy the dielectric can lead to the edge of the electrode, so occur with these capacitors at relatively low voltages.

Es ist nun an sich bekannt, bei einem Plattenkondensator mit einem Dielektrikum aus Rutil diese Sprüh- und Glimmerscheinungen dadurch zu unterbinden, daß man die Dicke des Dielektrikums im Mittelteil des Plattenkondensators so bemißt, daß sie der an den Kondensator anzulegenden Spannung entspricht, daß man die Ränder dieses Dielektrikums mit einer Wulst versieht, auf deren Kuppe eine Nut eingebracht ist, und daß man die Belegungen dieses Kondensators bis in die Nut hineinführt.It is now known per se in a plate capacitor with a Dielectric made of rutile to prevent these spray and glimmer phenomena that the thickness of the dielectric in the middle part of the plate capacitor is dimensioned so that it corresponds to the voltage to be applied to the capacitor, that the edges this dielectric is provided with a bead on the top of which a groove is made is, and that one leads the assignments of this capacitor into the groove.

Die außerordentlich hohen Dielektrizitätskonstanten der Keramiken mit Perowskitstruktur ermöglichen es nun, die räumlichen Abmessungen eines Kondensators vorgegebener Kapazität außerordentlich klein zu halten. Es wird daher eine Vergrößerung des Abstandes der Belegungen eines mit einem solchen Dielektrikum versehenen Kondensators über den durch die anzulegende Spannung an sich gegebenen Betrag hinaus möglich, ohne daß dabei seine Abmessungen so groß werden wie die eines Kondensators gleicher Kapazität mit Rutildielektrikum.The extraordinarily high dielectric constant of ceramics with perovskite structure now allow the spatial dimensions of a capacitor to keep the given capacity extremely small. It therefore becomes an enlargement the distance between the assignments of a capacitor provided with such a dielectric possible beyond the amount given by the voltage to be applied, without its dimensions becoming the same as those of a capacitor Capacity with rutile dielectric.

Man kann daher bewußt in einem gewissen Umfang auf eine Verringerung der Abmessungen eines Kondensators, dessen Dielektrikum aus Keramiken mit Perowskitstruktur besteht, verzichten und hierdurch eine wesentliche Vereinfachung im Aufbau erreichen, indem jetzt der Sprühschutz allein durch Verringerung des Abstandes zwischen den Belegungen des Kondensators herbeigeführt wird,. also keine Wülste auf dem Keramikdielektrikum vorzusehen sind.One can therefore consciously apply a reduction to a certain extent the dimensions of a capacitor whose dielectric is made of ceramics with a perovskite structure exists, waive it and thereby achieve a significant simplification in the structure, by now the spray protection solely by reducing the distance between the Allocations of the capacitor is brought about. so no bulges on the ceramic dielectric are to be provided.

Das erfindungsgemäße, Perowskitstruktur besitzende keramische Dielektrikum mit sehr hoher Dielektrizitätskonstante für einen elektrischen Kondensator ist daher dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem im Bereich der Belegungsteile wulstlosen Rand, insbesondere auf nur einer Seite des Randes, eine Vertiefung, vorzugsweise eine Vertiefung mit halbkreisförmigem Querschnitt, besitzt, und zwar derart, daß der Abstand der Belegungsteile des Kondensators, die in der Vertiefung zu liegen kommen, von den gegenüberliegenden Belegungsteilen kleiner ist als der kleinste Abstand zwischen den übrigen Belegungsteilen.The ceramic dielectric according to the invention, having a perovskite structure with a very high dielectric constant for an electrical capacitor is therefore characterized in that it is beadless in the area of the occupancy parts Edge, in particular on only one side of the edge, a depression, preferably has a recess with a semicircular cross-section, in such a way that the distance between the parts of the capacitor's occupancy that lie in the recess come, of the opposite occupancy parts is smaller than the smallest Distance between the remaining parts of the occupancy.

Statt der Wülste, deren Fertigung zumeist schwierig ist, braucht also im erfindungsgemäßen keramischen Körper nur eine Vertiefung mit vorzugsweise etwa halbkreisförmigem Querschnitt eingefräst zu werden, nachdem der Körper zunächst ohne die Vertiefung, z. B. in Form einer flachen Scheibe oder insbesondere eines stranggepreßten Rohres, hergestellt worden ist.Instead of the beads, which are usually difficult to manufacture, needs in the ceramic body according to the invention only one recess with preferably about semicircular cross-section to be milled after the body initially without the recess, e.g. B. in the form of a flat disc or in particular one extruded pipe.

Die Belegung wird außerdem so aufgebracht, daß sie über die tiefste Stelle der Nut hinausreicht, so daß die Potentialverhältnisse am Belegungsrand im wesentlichen etwa denjenigen entsprechen, die bei einer Wulst auftreten.The assignment is also applied so that it is over the deepest Place the groove extends so that the potential conditions at the edge of the occupancy in the essentially correspond approximately to those that occur in a bead.

Besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Fig. 1 bis 5, aus denen im Zusammenhang mit der Beschreibung weitere Einzelheiten der Erfindung hervorgehen. In Fig. 1 sind im Schnitt verschiedene Ausführungsformen der Ränder von keramischen Dielektriken sehr hoher DK gezeigt. In der Ausführung nach Fig. 1 a besitzt das Dielektrikum 1 an seinem Rand nur eine Kerbe 2, während es in der Ausführung nach Fig. 1 b auf jeder Seite mit zwei einander gegenüberliegenden Kerben 2 versehen ist. Fig. 1 c zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Kerbe 2 so nahe am Rand der Keramik liegt, daß auch die Dicke der Keramik am Rand etwas verringert ist. Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung aus, wenn das keramische Dielektrikum eine Rohrform besitzt, wie dies in Fig.2 gezeigt wird. Das Keramikröhrchen 3 ist dort mit einer umlaufenden Nut 4 versehen, kann also zunächst ohne die Nut 4 im Strangpreßverfahren hergestellt werden. Erst nach Zuschneiden der für die Kondensatoren benötigten Rohrlängen können dann die Kerben 4 in die Kondensatorkörper eingefräst werden.Particularly advantageous embodiments of the invention show 1 to 5, from which further details in connection with the description emerge from the invention. In Fig. 1 are various embodiments in section the edges of ceramic dielectrics shown with very high DC. In execution According to Fig. 1 a, the dielectric 1 has only one notch 2 at its edge, while it in the embodiment of FIG. 1 b on each side with two opposite Notches 2 is provided. Fig. 1 c shows a further embodiment in which the Notch 2 is so close to the edge of the ceramic that the thickness of the ceramic is also at the edge is somewhat reduced. The invention is particularly advantageous when the ceramic dielectric one Has tubular shape, as shown in Fig.2 will be shown. The ceramic tube 3 is provided there with a circumferential groove 4, can therefore initially be produced without the groove 4 in the extrusion process. First after cutting the pipe lengths required for the capacitors, the Notches 4 are milled into the capacitor body.

Einen in dieser Weise hergestellten keramischen Durchführungskondensator zeigt Fig.3 in Verbindung mit Fig. 5. 3 bedeutet wiederum das Keramikröhrchen, auf dessen Innenseite die durchgehende Belegung 4 aufgebracht ist. An beiden Enden dieser Belegung 4 ist (s. Fig. 3) je eine Stromzuführung 5, 6 z. B. angelötet. Die Außenbelegung 7 des Kondensators reicht mit ihren Rändern bis in die Vertiefungen 8, 9 des Keramikröhrchens hinein, und zwar so weit, daß sie sich in der in Fig. 5 vergrößert gezeichneten Weise bis über den tiefsten Punkt 8' der ringförmigen Kerbe 8 hinaus erstreckt. Infolge dieser Maßnahme und der dadurch bedingten Zunahme des Elektrodenabstandes von der tiefsten Stelle der Nut bis zum Elektrodenrand treten an den Rändern der Belegung 7 ungefähr die gleichen Potentialverhältnisse wie bei der Wulstbildung auf, und die schädlichen Glimmerscheinungen sind vermieden. Auf der Belegung 7 ist eine Muffe 10 befestigt, z. B. aufgelötet, die mit ihrem Außengewinde 11 durch eine Öffnung einer metallischen Gehäusewandung gesteckt und mittels einer aufgeschraubten Mutter mit ihrem Konus 12 gegen die Kante der Gehäuseöffnung gepreßt wird, um eine allseitig konzentrische, hochfrequenzdichte Verbindung der Außenbelegung 7 mit der Gehäusewandung zu erzielen. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt F ig. 4. In ihr sind wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezeichnungen versehen. Es handelt sich jedoch in diesem Fall nicht um einen Durchführungskondensator. Die Innenbelegung 4 ist in der gezeichneten Weise um den rechten Rand des Röhrchens 3 herumgezogen und mittels einer aufgeschobenen und angelöteten Kappe 13, an der der Zuführungsdraht 14 befestigt ist, kontaktiert. Die Außenbelegung 7 ist am linken Ende des Röhrchens 3 ebenfalls mittels einer Kappe 15 und der an dieser befestigten Stromzuführung 16 kontaktiert. Diese Kappe 15 reicht über die Nut 8 des Keramikröhrchens 3 hinaus und ist erst dahinter, also bei 15', mit der Belegung 7 z. B. verlötet. Es empfiehlt sich außerdem, dieVertiefungen der Keramikkörper, nachdem sie in der angegebenen Weise mit den Belegungsrändern versehen sind, durch einen geeigneten Isolierstoff verhältnismäßig geringer DK, insbesondere Glas oder einem Kunstharz, auszufüllen, wie das bei der Nut 8 in der Ausführung nach Fig. 4 durch das Kunstharz 17 geschehen ist. An Stelle der Kappen 13, 15 können auch z. B. in einer bei keramischen Kondensatoren vielfach üblichen Weise Drahtschlingen zur Kontaktierung der Beläge 4, 7 verwendet werden.A ceramic feedthrough capacitor made in this way shows Fig.3 in connection with Fig. 5. 3 again means the ceramic tube the inside of which the continuous occupancy 4 is applied. At both ends of this Occupancy 4 is (see Fig. 3) each a power supply 5, 6 z. B. soldered. The outdoor occupancy 7 of the capacitor extends with its edges into the depressions 8, 9 of the ceramic tube into it, namely so far that it is drawn in enlarged form in FIG Way up to the lowest point 8 'of the annular notch 8 also extends. As a result of this measure and the resulting increase in the electrode spacing from the deepest point of the groove to the edge of the electrode occur at the edges of the Occupancy 7 has approximately the same potential ratios as in the bead formation and the harmful glowing phenomena are avoided. On occupancy 7 is a sleeve 10 attached, e.g. B. soldered with its external thread 11 by a Inserted opening of a metallic housing wall and screwed on by means of a Nut is pressed with its cone 12 against the edge of the housing opening to a on all sides concentric, high-frequency-tight connection of the external occupancy 7 with the To achieve housing wall. Another embodiment of the invention is shown in FIG. 4. In it, the same parts are again given the same designations. It deals however, in this case it is not a feed-through capacitor. The interior occupancy 4 is drawn around the right edge of the tube 3 in the manner shown and by means of a pushed-on and soldered cap 13 to which the feed wire 14 is attached, contacted. The outer occupancy 7 is at the left end of the tube 3 also by means of a cap 15 and the power supply attached to it 16 contacted. This cap 15 extends beyond the groove 8 of the ceramic tube 3 and is only behind it, i.e. at 15 ', with the occupancy 7 z. B. soldered. It recommends In addition, the recesses of the ceramic body after they are in the specified Way are provided with the covering edges, by a suitable insulating material relatively low DK, in particular glass or a synthetic resin, to be filled in, as happened in the case of the groove 8 in the embodiment according to FIG. 4 through the synthetic resin 17 is. Instead of the caps 13, 15 z. B. in one with ceramic capacitors Wire loops are often used in the usual way to make contact with the coverings 4, 7 will.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Perowskitstruktur besitzender keramischer Körper sehr hoher DK für elektrische Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß er am im Bereich der Belegungsteile wulstlosen Rand, insbesondere auf nur einer Seite eine Vertiefung, vorzugsweise eine Vertiefung mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt, besitzt, so daß der Abstand der Belegungsteile des Kondensators, die in der Vertiefung zu liegen kommen, von den gegenüberliegenden Belegungsteilen kleiner ist als der kleinsteAbstand zwischen den übrigen Belegungsteilen. PATENT CLAIMS: 1. Ceramic body with a perovskite structure very high DK for electrical capacitors, characterized in that it is at the im Area of the covering parts beadless edge, especially one on only one side Depression, preferably a depression with an approximately semicircular cross-section, possesses, so that the distance between the occupation parts of the capacitor, which is in the recess come to rest, of the opposite occupancy parts is smaller than that smallest distance between the remaining parts of the occupancy. 2. Dielektrikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es rohrförmig ist und an einem Rand oder beiden Rändern eine Vertiefung, vorzugsweise eine um das Rohr herumlaufende Vertiefung besitzt. 2. Dielectric according to claim 1, characterized in that it is tubular and on one or both edges has a recess, preferably a recess running around the tube. 3. Dielektrikum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es rohrförmig ist und die Vertiefung (en) nur auf seiner Außenfläche angebracht ist (sind). 3. Dielectric according to claim 1 or 2, characterized in that it is tubular and the recess (s) is (are) only made on its outer surface. 4. Elektrischer Kondensator, insbesondere Durchführungskondensator, vorzugsweise mit Dielektrikum nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Gegenbelegung überragten Randteile der Belegung in einer Vertiefung (2, 4, 8, 9) des Dielektrikums liegen und über deren tiefste Stelle hinausreichen (Fig. 3, 4). 4th Electrical capacitor, in particular feed-through capacitor, preferably with Dielectric according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the Opposite occupancy protruding edge parts of the occupancy in a recess (2, 4, 8, 9) of the dielectric and extend beyond its deepest point (Fig. 3, 4). 5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung in der Vertiefung mit einem Isolierstoff geringer DK, insbesondere Glas oder einem Harz, bedeckt ist (Fig.4). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift N r. 879 418.5. Capacitor according to claim 4, characterized in that the occupancy in the Deepening with an insulating material with low DK, in particular glass or a resin, is covered (Fig. 4). Publications considered: German patent specification No. 879 418.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4811161A (en) * 1986-09-11 1989-03-07 Tdk Corporation Through-type capacitor and magnetron using same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE879418C (en) * 1938-02-26 1953-06-11 Telefunken Gmbh Ceramic capacitor plate

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