DE1078236B - Spannungsabhaengiger Kondensator mit keramischem Dielektrikum - Google Patents

Description

• Spannungsabhängiger Kondensator mit keramischem Dielektrikum Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem keramischen Plättchen als Dielektrikum, dessen Dielektrizitätskonstante sich mit der an seine Belegung angelegten Spannung ändert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen spannungsabhängigen Kondensator mit kleiner Kapazität zu schaffen und das Einhalten eines engen Toleranzintervalls bei. seiner Fertigung zu ermöglichen.
• Um sehr kleine Kapazitäten von der Größenordnung 50 pF oder darunter zu schaffen, muß das dielektrische Plättchen, das vorzugsweise aus Bariumtitanat besteht, eine Werkstoffstärke am Ort der Belegungen von der Größenordnung eines Millimeters haben. Derartig schwachwandige, spannungsabhängige Kondensatoren, deren Dielektrikum aus Bariumtitanat bestehen kann, sind bereits mehrfach bekanntgeworden, z. B. durch die britische Patentschrift 627 113. Dort liegt die Kapazität bei 250 pF oder darunter. Damit das leicht zerbrechliche dünne Scheibchen gegen mechanische Verletzungen geschützt ist, ist die Anordnung so getroffen, daß die eine elektrische Belegung des kleinen dielektrischen Körpers durch eine relativ kräftige Metallplatte, z. B. aus Silber, verstärkt ist, welche größer und stärker als das betreffende Plättchen ist und auf die das Plättchen mit seiner einen metallisier= ten Grundfläche aufgelötet ist. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das keramische Plättchen vor seiner Befestigung auf der Silberplatte sehr schlecht zu handhaben ist und leicht zerbrechen kann. Auch ist die Durchschlags- und Überschlagsgefahr schon bei Anwendung mäßiger Spannungen groß. Man hat außerdem bereits auch versucht, bei der gleichen Art von Kleinkondensatoren die mechanische Festigkeit und die Bearbeitbarkeit von Hand dadurch zu verbessern, daß man das dielektrische Plättehen größer fertigte als die notwendige Fläche für die elektrischen Belegungen, mit anderen Worten, daß auf das relativ große Plättchen »punletförmige« Belegungen aufgebracht wurden, um die in der Praxis erforderlichen kleinen Kapazitätswerte verwirklichen zu können.
• Bei andersartigen Lösungsversuchen für die gleiche Aufgabe ist man auf extrem kleine Abmessungen heruntergegangen, z. B. auf Plättchen in quadratischer Form, deren Kantenlänge nur 2 mm und deren Materialstärke nur 0,13 mm betrug (H. Stoll in »Funktechnik«, Nr. 15/1954, S. 410 bis 412). Die beiden zuletztgenannten Ausführungsarten haben den Nachteil, daß die Einhaltung genügend enger Toleranzbereiche für die Kapazität und für ihre Spannungsabhängigkeit nicht mehr mit praktisch tragbarem Aufwand möglich ist, wenn der Sollwert der Kapazität die Größenordnung 50 pF hat. Die Handhabung von solch kleinen Abmessungen bzw. die Aufbringung »punktförmiger« Metallisierungen wird in der Massenfertigung derart schwierig und schlecht beherr@chbär, daß ein relativ hoher Ausschußanteil entsteht.
• Die im ersten Absatz umrissene Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß das keramische Dielektrikum des erfindungsgemäßen Kondensators die Gestalt eines Plättchens hat, -welches an den Stellen der Belegungen kegelförmige oder ähnliche Vertiefungen- aufweist und daß die Spitzen der Stromzufüh-_-rungselemente an den Stellen der geringsten Plättchenstärke unter Druck an den Belegungen anliegen.
• Ausführungsbeispiele für die -Verwirklichung des Erfindungsgedankens sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsmöglichkeit im Schnitt, Fig. 2 eine Verbindungsmöglichkeit einer Belegung mit ihrer Stromzuführung im Schnitt im vergrößerten Maßstab, Fig.3 eine andere Verbindungsmöglichkeit, ebenfalls im vergrößerten Maßstab.
• Nach Fig. 1 ist ein leispielsweise bariumtitanathaltiges Dielektrikum 1 in Form eines dünnen Plättchens ausgebildet. Auf dessen Oberflächen 2 und 3 sind in kegelförmigen Vertiefungen fast punktförmige Metallisierungen 4 und 5 aufgebracht. Diese Metallisierungen liegen sich gegenüber und bilden die Kondensatorbelegungen. Die elektrische Verbindung zwischen diesen und den Stromzuführungen 6 bzw. 7 erfolgt durch Berührung, die durch gleichbleibende Andruckkraft auf dem gleichen Leitwert gehalten wird, was bei der geringen räumlichen Ausdehnung der Belegungen 4 und 5 wichtig ist. Die Zuführungen 6 und 7 dienen sowohl der Einschaltung des Kondensators in den Steuerstromkreis als auch seiner Einschaltung in den Arbeitsstromkreis. Falls der Steuerstromkreis mit Gleichspannung betrieben wird, wie es meistens der Fall ist, wird zwischen die Gleichspannungsquelle und die Belegungen 4 und 5 je mindestens eine Drosselspule geschaltet, um die Gleichspannungsquelle gegen die Wechselspannungen des Arbeitskreises abzublocken. Diese Drosselspulen sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Infolge der kegelfärmigen Gestaltung der Belegungen ist die Vertiefung der Feldlinien des Gleich- bzw. des Wechselfeldes besonders gleichmäßig, und die Durchschlagsgefahr ist daher gering. Auch lassen sich bei dieser Formgebung .Kapazitätswerte kleiner Toleranz ohne große Schwierigkeiten herstellen.
• Im Beispiel der Fig. 2 wird die gleichbleibende Andruckskraft durch den Schrumpfdruck einer Umhüllung 11 aus Kunstharz od. dgl. erzeugt, die einen mechanischen und/oder einen elektrischen Schutz für den Kondensator bildet. Dabei trägt die Stromzuführung 12 widerhakenartige Vorsprünge 13. Die gleichbleibende Andruckkraft kann auch durch sonstige bekannte, einen Druck oder einen Zug erzeugende Mittel hervorgerufen sein.
• Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer sicheren Verbindung zwischen Belegung und Zuführung ist durch die Verwendung von elektrisch leitenden, nach ihrem Aufbringen erhärtenden Mitteln gegeben. Solche Mittel sind Lötzinn oder durch einen Zusatz leitend gemachter Kitt bzw. Zement od. dgl. Nach Fig. 3 weist das Dielektrikum eine kleine Vertiefung 16 auf, deren Oberfläche durch die Metallisierung 17 bedeckt ist. Die Verbindung zwischen der Stromzuführung 12 und Metallisierung 17 erfolgt mittels des Lötzinns 19.
• Die gekennzeichnete Aufgabe (Schaffung eines spannungsabhängigen Kondensators mit kleiner Kapazität) wird somit unter Einsatz einfacher und billiger technischer Hilfsmittel gelöst. Trotz seiner sehr geringen Materialstärke am Ort der Belegungen ist das keramische dielektrische Plättchen für sich allein bereits ausreichend mechanisch fest. Durch die Umhüllung mit einem genügend starkwandigen Schutz aus Kunstharz od. dgl. kann ein solcher Kondensator in einfacher Weise zu einem betriebssicheren Element, das sowohl in mechanischer als auch in elektrischer Hinsicht über längere Gebrauchszeiten hinweg stabil ist, durchgebildet werden. Auf Grund der spitz zulaufenden Vertiefungen lassen sich Kapazitätswerte mit geringen Abweichungstoleranzen herstellen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Kondensator mit einem keramischen Plättchen als Dielektrikum, dessen Stärke die Größenordnung eines Millimeters hat und dessen Dielektrizitätskonstante sich mit der an seine Belegungen angelegten Spannung ändert, mit gegenüberliegenden, metallischen und punktförmigen Belegungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (1) an den Stellen der Belegungen (4) und 5) kegelförmige oder ähnliche Vertiefungen aufweist und die Spitzen der Stromzuführungselemente (6 und 7) an den Stellen der geringsten Plättchenstärke unter Druck an den Belegungen anliegen.
2. 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft für den Andruck der Stromzuführungselemente (12) an die Belegungen (17) durch die Schrumpfung einer Schutzhülle (11 in Fig.2) hervorgerufen ist.
3. 3. Kondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Belegung und Stromzuführung durch ein elektrisch leitendes, nach dem Aufbringen erhärtendes Mittel, z. B. ein Lot (19 in Fig. 3), hergestellt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 627 113, 710 612; USA.-Patentschrift Nr. 2 677 799; Heinz Richter, »Elektronik im Selbstbau und Versuch«, Stuttgart 1955, S. 144; Funktechnik H. 15, 1954, S. 410 bis 412, und H. 16, 1954, S. 447 und 448.