DE102006008645A1

DE102006008645A1 - varistor

Info

Publication number: DE102006008645A1
Application number: DE200610008645
Authority: DE
Inventors: Timo Knecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-08-30
Also published as: EP1826781A1; WO2007099020A1

Abstract

Varistor (1), umfassend mindestens eine Schicht mit veränderlichem elektrischem Widerstand (2), sowie zwei mit dieser verbundene Elektroden (3, 4, 5, 6). Mindestens eine Elektrode (3, 4, 5, 6) weist ein Sicherungselement (7) auf, das bei Überschreiten einer Maximalstromstärke (I<SUB>max</SUB>) hochohmig wird.Varistor (1), comprising at least one layer with variable electrical resistance (2) and two electrodes (3, 4, 5, 6) connected to it. At least one electrode (3, 4, 5, 6) has a fuse element (7) which becomes highly resistive when a maximum current strength (I <SUB> max </SUB>) is exceeded.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Varistor umfassend mindestens einer Schicht mit veränderlichem elektrischen Widerstand sowie zwei mit dieser verbundenen Elektroden.The The present invention relates to a varistor comprising at least a layer of variable electrical resistance as well as two electrodes connected to it.

Zur Ableitung von Überspannungen in empfindlichen Bauteilen oder Schaltungsteilen werden häufig Varistoren eingesetzt. Varistoren sind elektrische Zweipole, die einen spannungsabhängigen elektrischen Widerstand aufweisen. Oberhalb einer Schwellspannung wird ein Varistor niederohmig und damit leitend, unterhalb der Schwellspannung ist dieser hochohmig und damit nicht leitend. Im niederohmigen Zustand kann der durch den Varistor fließende Strom so hoch werden, dass der Varistor überlastet wird, wobei eine leitende Verbindung zwischen den Elektroden entsteht. Diese bildet einen Kurzschluss in der Schaltung, in der der Varistor eingebaut ist. Dadurch wird ein undefinierter Zustand der Schaltung bewirkt.to Derivation of overvoltages in sensitive components or circuit parts are often varistors used. Varistors are electrical two-pole, which is a voltage-dependent electrical Have resistance. Above a threshold voltage becomes a varistor low resistance and thus conductive, below the threshold voltage this high impedance and therefore not conductive. In low impedance condition the current flowing through the varistor can become so high that the varistor is overloaded, wherein a conductive connection between the electrodes is formed. This forms a short circuit in the circuit in which the varistor is installed. This causes an undefined state of the circuit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Varistor anzugeben, der einen Kurzschluss bei Überlastung vermeidet.task The present invention is to provide a varistor, the a short circuit in case of overload avoids.

Offenbarung der Erfindungepiphany the invention

Dieses Problem wird gelöst durch einen Varistor umfassend mindestens einer Schicht mir veränderlichem elektrischen Widerstand sowie zwei mit dieser verbunden Elektroden, wobei mindestens eine Elektrode ein Sicherungselement aufweist, das bei Überschreiten einer Maximalstromstärke hochohmig wird.This Problem is solved by a varistor comprising at least one layer of changeable one electrical resistance and two electrodes connected to it, wherein at least one electrode has a fuse element, that when crossing a maximum current becomes high impedance.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Der Varistor geht bei Überschreiten der Maximalstromstärke vom niederohmigen Zustand in den hochohmigen Zustand über. Das Sicherungselement kann dabei eine Funktion ähnlich einer Schmelzsicherung haben und zerstört werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Elektroden eine Elektrodenschicht umfassen, die flächig mit der Schicht mit veränderlichem elektrischem Widerstand verbunden ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Sicherungselement Teil der Elektrodenschicht ist. Das Sicherungselement ist vorzugsweise ein Bereich der Elektrodenschicht mit vermindertem leitenden Querschnitt. Das Sicherungselement kann dabei vorzugsweise als Einschnitt in die Elektrodenschicht ausgeführt sein. Unter Einschnitt wird hier eine Ausnehmung oder dergleichen in der an sich flächigen Elektrode verstanden. Der Einschnitt wird also seitlich in die Elektrodenschicht eingebracht, wobei in einem Schnitt durch die Elektrodenschicht gesehen ein Bereich kleinere Querschnittsfläche entsteht. Alternativ kann hier auch beispielsweise eine über die gesamte Breite der Elektrodenschicht gehende Einkerbung, Nut oder dergleichen in die Oberfläche eingebracht werden. Der Varistor umfasst vorzugsweise mehrere Schichten mit veränderlichem elektrischem Widerstand, zwischen denen jeweils eine Elektrodenschicht angeordnet ist. Die Elektrodenschichten sind dabei vorzugsweise abwechselnd jeweils mit einem Elektrode leitend verbunden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schicht oder Schichten mit veränderlichem elektrischem Widerstand eine Keramikschicht ist/sind. Die Keramikschicht kann dabei beispielsweise aus Zinkoxid oder dergleichen bestehen.Of the Varistor goes at crossing the maximum current from the low-impedance state to the high-impedance state via. The Fuse element can be a function similar to a fuse have and destroyed become. It is preferably provided that the electrodes have an electrode layer include, the areal with the variable layer connected to electrical resistance. It can be provided the securing element is part of the electrode layer. The fuse element is preferably a portion of the electrode layer with a reduced conductive cross-section. The securing element may preferably be designed as an incision in the electrode layer. Under nick Here is a recess or the like in the surface electrode itself Understood. The incision thus becomes laterally into the electrode layer introduced, wherein in a section through the electrode layer Seen an area of smaller cross-sectional area arises. Alternatively, you can here also for example an over the entire width of the electrode layer going notch, groove or the like in the surface be introduced. The varistor preferably comprises several layers with changeable electrical resistance, between each of which an electrode layer is arranged. The electrode layers are preferably alternately connected in each case with an electrode conductively. Preferably is provided that the layer or layers with variable electrical resistance is / are a ceramic layer. The ceramic layer may for example consist of zinc oxide or the like.

Kurze Beschreibung der Zeichnungenshort Description of the drawings

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:following is an embodiment of Present invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings. there demonstrate:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Varistors; 1 an embodiment of a varistor according to the invention;

2 eine Darstellung einer Keramikschicht mit Elektrodenschichten. 2 a representation of a ceramic layer with electrode layers.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Varistors in einer dreidimensionalen Explosionsdarstellung. Der Varistor 1 umfasst abwechselnd Keramikschichten 2 und Elektrodenschichten 3. Die Elektrodenschichten 3 sind jeweils mit elektrischen Anschlüssen 4 versehen, die abwechselnd paarweise miteinander verbunden sind und so zwei Elektroden 5.1 und 5.2 bilden. In dem Stapel mit abwechselnd Keramikschichten 2 und Elektrodenschich ten 3 sind beispielsweise also die erste, dritte, fünfte usw. Elektrodenschichten 3 elektrisch miteinander verbunden und zu einer gemeinsamen Elektrode 5.1 zusammengefasst und entsprechend die zweite, vierte, sechste usw. Elektrodenschicht elektrisch miteinander verbunden und zu einer zweiten Elektrode 5.2 geführt. Es entsteht so ein Paket aus Keramikschichten 2 mit zugeordneten Elektrodenschichten 3, wobei die Elektrodenschichten 3 jeweils wechselweise einer der Elektroden 5.1 bzw. 5.2 zugeordnet sind und mit dieser elektrisch verbunden sind. 1 shows an embodiment of a varistor according to the invention in a three-dimensional exploded view. The varistor 1 includes alternating ceramic layers 2 and electrode layers 3 , The electrode layers 3 are each with electrical connections 4 provided, which are alternately connected in pairs with each other and so two electrodes 5.1 and 5.2 form. In the stack with alternating ceramic layers 2 and electrode layers 3 For example, are the first, third, fifth, etc. electrode layers 3 electrically connected together and to a common electrode 5.1 summarized and correspondingly the second, fourth, sixth, etc. electrode layer electrically connected together and to a second electrode 5.2 guided. This creates a package of ceramic layers 2 with associated electrode layers 3 , wherein the electrode layers 3 each alternately one of the electrodes 5.1 respectively. 5.2 are assigned and electrically connected to this.

Die Keramikschichten 2 können in bekannter Art und Weise aus Zinkoxid oder aber aus Siliziumcarbid oder anderen oxidkeramischen Widerstandsmaterialien bestehen. Die Elektrodenschichten 3 bestehen aus einem leitendem Metall, beispielsweise Silber, Aluminium oder dergleichen.The ceramic layers 2 may consist of zinc oxide in a known manner or of silicon carbide or other oxide ceramic resistance materials. The electrode layers 3 consist of a conductive metal, for example silver, aluminum or the like.

Die Elektrodenschichten 3 umfassen elektrische Anschlüsse 4 und Elektrodenflächen 6, die mit einem Sicherungselement 7 miteinander verbunden sind. Das Sicherungselement 7 ist hier ein Bereich mit einer durch zwei Einschnitte 8 gegenüber der Breite b der Elektrodenfläche 6 verminderten Breite c. Die Elektrodenfläche 6 weist eine große Fläche auf, mit der diese in leitendem Kontakt mit der Keramikschicht 2 ist. Im Beispiel der 1 und 2 mit einer rechteckigen Elektrodenfläche 6 ist die Kontaktfläche gleich dem Produkt aus der Breite b der Elektrodenfläche 6 und der Tiefe a der Elektrodenfläche 6. Der elektrische Anschluss 4 weist eine Breite d auf, die größer als die Breite c des Sicherungselementes 7 ist. Die Dicke t der Elektrodenschicht 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über die gesamte Fläche konstant, diese könnte aber auch über die Fläche unterschiedlich sein. Beispielsweise könnte die Dicke t₇ im Bereich des Sicherungselementes 7 geringer sein als die Dicke t₆ im Bereich der Elektrodenfläche 6 und die Dicke t₄ im Bereich des elektrischen Anschlusses 4. Das Sicherungselement 7 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch zwei Einschnitt 8 gebildet, die seitlich von beiden Seiten in die Elektrodenschicht hineinragen und so in der Draufsicht (Pfeil A in 1) einen Bereich kleinerer Breite c als die Breiten b der Elektrodenfläche 6 und der Breite d des elektrischen Anschlusses 4 ergibt.The electrode layers 3 include electrical connections 4 and electrode surfaces 6 , with a fuse element 7 connected to each other. The fuse element 7 Here is an area with one through two incisions 8th opposite the width b of the electrode surface 6 reduced width c. The electrode surface 6 has a large area with which it is in conductive contact with the ceramic layer 2 is. In the example of 1 and 2 with a rectangular electrode surface 6 the contact area is equal to the product of the width b of the electrode surface 6 and the depth a of the electrode surface 6 , The electrical connection 4 has a width d that is greater than the width c of the fuse element 7 is. The thickness t of the electrode layer 3 is constant in the present embodiment over the entire area, but this could also be different over the area. For example, the thickness t ₇ in the region of the securing element 7 be less than the thickness t ₆ in the region of the electrode surface 6 and the thickness t ₄ in the region of the electrical connection 4 , The fuse element 7 is in the present embodiment by two incision 8th formed, which protrude laterally from both sides in the electrode layer and so in the plan view (arrow A in FIG 1 ) a region of smaller width c than the widths b of the electrode surface 6 and the width d of the electrical connection 4 results.

Wird zwischen den Elektroden 5.1 und 5.2 des Varistors 1 eine elektrische Spannung angelegt, so ist der Varistor 1 bis zum Erreichen der für den jeweiligen Varistor typischen Schwellspannung U_S hochohmig. Bei Überschreiten der Schwellspannung U_S wird der Varistor 1 abrupt niederohmig. Der dabei durch den Varistor 1 fließende Strom kann so groß werden, dass der Varistor beschädigt wird. Die Sicherungselemente 7 erhitzen sich bei Überschreiten einer obe ren Stromschwelle I_max derart, dass diese durchbrennen und somit nichtleitend oder zumindest hochohmig werden. Dadurch wird verhindert, dass die Keramikschichten 2 durch eine zu hohe Strombelastung beschädigt werden. Bei einer Überlastung des Varistors 1 durch eine zu hohe Stromstärke I brennen also zunächst die Sicherungselemente 7 durch und verhindern eine weitergehende Beschädigung des Varistors 1. Die Elektrodenschicht weist damit ein Sicherungselement auf, das bei Überschreiten der Maximalstromstärke I_max hochohmig wirdWill be between the electrodes 5.1 and 5.2 of the varistor 1 applied an electrical voltage, so is the varistor 1 until reaching the threshold voltage U _{S, which is} typical for the respective varistor, with high resistance. When the threshold voltage U _S is exceeded, the varistor 1 abruptly low impedance. The case by the varistor 1 flowing current can become so large that the varistor is damaged. The security elements 7 heat up when exceeding an upper threshold current I _max so that they burn through and thus non-conductive or at least high impedance. This will prevent the ceramic layers 2 be damaged by an excessive current load. At an overload of the varistor 1 as a result of an excessively high current intensity I, the fuse elements burn first 7 through and prevent further damage to the varistor 1 , The electrode layer thus has a fuse element which becomes high-ohmic when the maximum current intensity I _max is exceeded

Claims

Varistor ( 1 comprising at least one layer with variable electrical resistance ( 2 ) and two electrodes ( 3 . 4 . 5 . 6 ) characterized in that at least one electrode ( 3 . 4 . 5 . 6 ) a fuse element ( 7 ), Which (when exceeding a maximum current level I _max) becomes highly resistive.

Varistor according to Claim 1, characterized in that the electrodes ( 3 . 4 . 5 . 6 ) an electrode layer ( 3 ) which are flat with the variable electrical resistance layer ( 2 ) connected is.

Varistor according to Claim 2, characterized in that the fuse element ( 7 ) Part of the electrode layer ( 3 ).

Varistor according to Claim 3, characterized in that the fuse element ( 7 ) a portion of the electrode layer ( 3 . 4 . 5 . 6 ) of reduced conductive cross-section (c).

Varistor according to Claim 4, characterized in that the fuse element ( 7 ) an incision ( 8th ) in the electrode layer ( 3 ).

Varistor according to one of the preceding claims, characterized in that it has a plurality of layers ( 2 ) with variable electrical resistance, between each of which an electrode layer ( 3 ) is arranged.

Varistor according to Claim 6, characterized in that the electrode layers ( 3 ) alternately with an electrode ( 5.1 . 5.2 ) are conductively connected.

Varistor according to one of the preceding claims, characterized in that the layer of variable electrical resistance ( 2 ) is a ceramic layer.