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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Stromdetektionswiderstände, insbesondere Metallplattenwiderstände, welche einen Widerstandskörper bestehend aus einem Metallmaterial besitzen.
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Hintergrund
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Stromdetektierwiderstände werden in verschiedenen Arten von Elektrogeräten verwendet. Insbesondere umfasst ein Metallplattenwiderstand einen Widerstandskörper bestehend aus einem Metallmaterial, welches einen geringen Temperaturkoeffizienten des Widerstands besitzt, und ein Paar von Elektroden an beiden Enden des Widerstandskörpers bestehend aus einem Metallmaterial, welches eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Gemäß dem Metallplattenwiderstand kann ein geringer Widerstandswert, ein geringer Temperaturkoeffizient des Widerstands, hervorragende Wärmestrahlungseigenschaft erhalten werden, und dann kann ein hoher Strom mit einer hohen Genauigkeit detektiert werden. Daher sind Metallplattenwiderstände weit verbreitet bei verschiedenen Arten von Stromdetektionen (siehe beispielsweise die
Japanische Patentveröffentlichung 2001-291601 ).
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Es wird gewünscht, dass die Metallplattenwiderstände für verschiedene Arten von Leitungsstrukturen geeignet sind basierend auf dem Bedarf nach Miniaturisierung usw. von elektrischem Gerät. Wenn der Metallplattenwiderstand eine Überbrückungsfunktion beinhaltet, welche eine Leitung oder eine elektronische Komponente überbrückt, dann kann sich die Freiheit im Design erhöhen.
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Falls der Metallplattenwiderstand andererseits eine derartige Struktur besitzt, dass ein Widerstandskörper zwischen einem Paar von Elektroden bestehend aus Cu usw. angeordnet ist, und wenn ein geringer Widerstandswert des Widerstands von weniger als 1 mΩ notwendig ist, ist es schwierig, eine lange Distanz zwischen dem Paar von Elektroden (um eine große Länge des Widerstandskörpers zu erhalten) zu erzeugen, um einen geringen Widerstandswert zu erhalten. Daher ist es notwendig, dass der Widerstand mit der Überbrückungsfunktion und die Widerstandsfunktion mit geringem Widerstand zur gleichen Zeit funktionieren, um die Länge des Widerstandskörpers kurz und die Länge der Elektrode lang zu machen.
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Jedoch besitzt Cu, welches weitgehend als Elektrodenmaterial verwendet wird, einen hohen Temperaturkoeffizienten des Widerstands wie ungefähr 4000 ppm/°C. Demnach kommt es zu einem Problem, falls die Stromdetektiergenauigkeit des Widerstands auf einen geringen Widerstandswert von weniger als 1 mΩ herabsinkt aufgrund des Einflusses eines hohen Temperaturkoeffienten des Widerstands von Cu.
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Die Erfindung
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Technisches Problem
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Die Erfindung wurde basierend auf oben erwähnten Gegebenheiten gemacht. Demnach ist ein Gegenstand der Erfindung, einen Stromdetektierwiderstand vorzusehen, welcher eine Überbrückungsfunktion und eine Widerstandsfunktion mit geringem Widerstand zur gleichen Zeit besitzt.
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Lösung des Problems
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Der Stromdetektierwiderstand der vorliegenden Erfindung ist ein Metallplattenwiderstand, der einen Widerstandskörper bestehend aus einem Metallmaterial und einem Paar von Elektroden bestehend aus einem Metallmaterial beinhaltet, welches eine höhere elektrische Leitfähigkeit besitzt als der Widerstandskörper. Der Widerstandskörper ist zwischen dem Paar von Elektroden gebondet, was eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, die länger ist als die erste Elektrode, beinhaltet, wobei ein Schlitz in der zweiten Elektrode ausgebildet ist, so dass ein Teil der zweiten Elektrode zu einem Anschluss für die Stromdetektion wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Länge des Widerstandskörpers kurz sein, so dass der Widerstand zu einem Widerstand mit geringem Widerstand gemacht werden kann. Durch Ausbilden eines Schlitzes in der zweiten Elektrode, so dass ein Teil der zweiten Elektrode zu einem Anschluss für die Stromdetektion wird, wird eine höchst akkurate Stromdetektion möglich, und zwar durch das Eleminieren des Einflusses des Elektrodenmaterials Cu, welches einen hohen Temperaturkoeffizienten des Widerstands besitzt. Zur gleichen Zeit kann der Widerstand eine Überbrückungsfunktion zum Überbrücken einer Leitung oder einer elektronischen Komponente besitzen, und zwar durch die lange zweite Elektrode.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist eine perspektivische Ansicht des Stromdetektierwiderstands gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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1B(a) ist eine Draufsicht, 1B(b) ist eine Vorderansicht und 1B(c) ist eine rechtsseitige Ansicht des Widerstands.
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2 zeigt die FertigungsStufee des Widerstands.
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3A ist eine perspektivische Ansicht des Widerstands zur Anbringung an Leitungsmuster.
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3B ist eine perspektivische Ansicht des Widerstands zur Anbringung an die anderen Leitungsmuster.
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4A ist eine perspektivische Ansicht des Widerstands gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4B(a) ist eine Draufsicht, 4B(b) ist eine Vorderansicht und 4B(c) ist eine rechtsseitige Ansicht des Widerstands.
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5A ist eine perspektivische Ansicht des Widerstands gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5B(a) ist eine Draufsicht, 5B(b) ist eine Vorderansicht, und 5B(c) ist eine rechtsseitige Ansicht des Widerstands.
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6A ist eine perspektivische Ansicht des Widerstands gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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6B(a) ist eine Draufsicht, 6B(b) ist eine Vorderansicht und 6B(c) ist eine rechtsseitige Ansicht des Widerstands.
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6C ist eine perspektivische Ansicht des Widerstands gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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6D(a) ist eine Draufsicht, 6D(b) ist eine Vorderansicht und 6D(c) ist eine rechtsseitige Ansicht des Widerstands.
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7A ist eine perspektivische Ansicht des Widerstands gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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7B(a) ist eine Draufsicht, 7B(b) ist eine Vorderansicht und 7B(c) ist eine rechtsseitige Ansicht des Widerstands.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf 1A bis 7B unten beschrieben. Gleiche oder entsprechende Teile oder Elemente innerhalb der Ansichten werden durchweg mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und erklärt.
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1A–1B zeigen den Stromdetektierwiderstand gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Widerstand ist ein Metallplattenwiderstand, der folgendes aufweist: Einen Widerstandskörper 11 bestehend aus einem Metallmaterial, ein Paar von Elektroden 12, 13 bestehend aus einem Metallmaterial, welches eine höhere elektrische Leitfähigkeit besitzt als der Widerstandskörper, wobei der Widerstandskörper 11 zwischen dem Paar von Elektroden 12, 13 gebondet ist. Der Widerstandskörper 11 besteht aus einem Metallmaterial wie beispielsweise einer Cu-Ni-Legierung, Cu-Mn-Ni-Legierung, Ni-Cr-Legierung oder Fe-Cr-Legierung, usw.. Diese Materialien besitzen einen geringen spezifischen Widerstandswert und einen kleinen Temperaturkoeffzienten des Widerstands und ermöglichen es, einen Metallplattenwiderstand mit einem geringen Widerstandswert und einem kleinen Temperaturkoeffizienten des Widerstands bereitzustellen.
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Beide Enden des Widerstandskörpers 11 in Richtung des durchlaufenden Stroms sind mit einem Paar von Elektroden 12, 13 bestehend aus einem Metallmaterial wie beispielsweise Cu usw. gebondet bzw. verbunden, welches eine höhere elektrische Leitfähigkeit als der Widerstandskörper besitzt. Die Endflächen des Widerstandskörpers und die Elektroden sind antoßend gebondet, um einen Metallplattenwiderstand zu bilden. Beide, sowohl die erste Elektrode 12 als auch die zweite Elektrode 13 sind mit einem gebogenen Teil C ausgestattet. Die zweite Elektrode 13 ist länger als die erste Elektrode 12 und kann eine Leitung oder eine elektronische Komponente überbrücken. Daher ist der Widerstand 10 mit einer Überbrückungsfunktion versehen.
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Allerdings besitzt das Elektrodenmaterial Cu einen höheren Temperaturkoeffizienten des Widerstands von ungefähr 4000 ppm/°C, und die Stromdetektiergenauigkeit des Widerstands wird beeinflusst, wenn der Widerstandswert des Widerstands gering ist, wie zuvor erwähnt. Daher beinhaltet das Paar von Elektroden eine erste Elektrode 12 und eine zweite Elektrode 13, die länger ist als die erste Elektrode, und ein Schlitz 14 ist in der zweiten Elektrode 13 ausgebildet, so dass ein Teil der zweiten Elektrode 13 zu einem Anschluss 15 für die Spannungsdetektion wird.
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Das Ende des Schlitzes 14 kommt an den Widerstandskörper 11 nicht heran. Ein Abstand zwischen dem Widerstandskörper 11 und dem Ende des Schlitzes 14 ist vorzugsweise ungefähr 0,1–1 mm. Dadurch, dass die Länge des Widerstandskörpers 11 zwischen den Elektroden 12, 13 kurz gemacht wird, kann eine Widerstandsfunktion mit geringem Widerstand erzielt werden. Durch Ausbilden eines Schlitzes 14 in der zweiten Elektrode 13 und dadurch, dass ein Teil der zweiten Elektrode 13 zu einem Anschluss 15 für die Spannungsdetektion gemacht wird, fließt der Strom nicht in den Anschluss 15 und eine Spannung nahe dem Widerstandskörper 11 kann detektiert werden. Dadurch kann der Strom mit einer hohen Genauigkeit ohne den Einfluss eines großen Temperaturkoeffizienten des Widerstands des Elektrodenmaterials Cu detektiert werden. Darum können eine Überbrückungsfunktion und eine höchst genaue Stromdetektierfunktion zur gleichen Zeit existieren.
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Die erste Elektrode 12 und die zweite Elektrode 13 sind jeweils mit einem Anbringungsteil D bestehend aus einer platierten bzw. metallüberzogenen Lötschicht ausgestattet, welche mit Leitungsmustern 31a, 32a, 33a (siehe 3A und 3B) verbunden werden kann. Der Widerstandskörper 11 ist nahe dem Anbringungsteil D der ersten Elektrode 12 angeordnet. Da der Widerstandskörper 11 in einer Position verschoben zu der Elektrode 12 angeordnet ist, kann die Wärme, die in dem Widerstandskörper 11 erzeugt wird, leicht zu der Anbringungsplatte durch den Anbringungsteil D und dem Muster 31a abgeführt werden. Dadurch kann der Widerstand 10 ein Stromdetektierwiderstand sein, der eine hervorragende Wärmeableitungseigenschaft aufweist.
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2 zeigt ein Herstellungsverfahren des Widerstands 10. Zunächst, wie in 2(a) gezeigt, werden ein streifenförmiges Widerstandsmaterial 21 bestehend aus einem Metallmaterial wie einer Cu-Ni-Legierung usw. und streifenförmigen Elektrodenmaterialien 22, 23 bestehend aus einem hohen elektrisch leitfähigen Metallmaterial wie Cu usw. vorbereitet. Danach, wie in 2(b) gezeigt, werden Endflächen jeweils anstoßend verschweißt durch Elektronenstahlschweißen, Laserstrahlschweißen usw.. Dadurch wird Rohmaterial des Widerstands gebildet, dessen Elektrodenmaterialien 22, 23 an beide Seiten des streifenförmigen Widerstandsmaterials 21 gebondet sind.
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Danach, wie in 2(c) gezeigt, werden Schlitze 24 durch Schneider usw. gebildet zur Trennung in einzelne Teile. Ein Teil, wo der Schlitz 24 nicht heranreicht, wird ein Verbindungsteil 25, welcher im Allgemeinen die einzelnen Teilstücke verbindet. Das durch den Schlitz 24 getrennte Widerstandsmaterial 21 und das Elektrodenmaterial 23 wird später der Widerstandskörper 11 und die zweite Elektrode 13. Danach, wie in 2(d) gezeigt, werden gebogene Teile C werden durch erstes Formen ausgebildet. Die geformten Teile werden durch Press- oder Rollformverfahren gebildet.
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Danach, wie in 2(e) gezeigt, werden Schlitze 14 durch Schneider usw. zum Formen von Anschlüssen 15 gebildet. Demnach werden die Anschlüsse 15 in den zweiten Elektrodenteilen 13 zur Spannungsdetektion gebildet. Danach, wie in 2(f) gezeigt, werden gebogene Teile C in den zweiten Elektroden 13 durch zweites Formen gebildet. Die gebogenen Teile C werden durch Press- oder Rollformverfahren gebildet. Danach, wie in 2(g) gezeigt, werden die Verbindungsteile 25 abgeschnitten und dann sind die Widerstände in einzelne Stücke getrennt. Danach werden Anbringungsteile D durch Formen einer platierten Lötschicht usw. auf Anbringungsoberflächen der Elektroden 12, 13 des Widerstands 10 gebildet.
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3A zeigt ein Beispiel von Leitungsmustern auf einer Anbringungsplatte. Das Beispiel ist ein Fallbeispiel dafür, dass der Widerstand 10 zur Stromdetektion verwendet wird. Das Leitungsmuster 31 ist mit einer Fläche 31a ausgestattet, auf welcher die erste Elektrode 12 des Widerstands 10 befestigt ist, und das Leitungsmuster 32 ist mit einer Fläche 32a ausgestattet, auf welcher die zweite Elektrode 13 des Widerstands 10 befestigt ist. Dadurch wird die in dem Widerstandskörper 11 erzeugte Wärme größtenteils zu der Anbringungsplatte durch die Fläche 31a und die Elektrode 12, welche in der Nähe des Widerstandskörpers 11 angeordnet ist, abgeleitet.
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Das Leitungsmuster 33 zur Spannungsdetektion ist mit einer Fläche 33a ausgestattet, auf welcher ein Spannungsdetektieranschluss 15 befestigt ist, und das andere Leitungsmuster 34 zur Spannungsdetektion ist mit dem Leitungsmuster 31 verbunden. Der zu detektierende Strom fließt durch das Leitungsmuster 31, die Elektrode 12, den Widerstandskörper 11, die Elektrode 13 und das Leitungsmuster 32. Die durch den Strom erzeugte Spannung zwischen beiden Enden des Widerstandskörpers 11 wird durch eine Spannungsdetektiervorrichtung (nicht in der Figur gezeigt) über die Leitungsmuster 33, 34 detektiert.
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3B zeigt auch ein anderes Beispiel von Leitungsmustern auf der Anbringungsplatte. Das Beispiel ist ein Fallbeispiel dafür, dass der Widerstand 10 für eine Überbrückungsvorrichtung zum Überbrücken der Komponente 35. wie beispielsweise eine elektronische Komponente verwendet wird. Trotz Überbrücken der Komponente 35 usw. mit der langen Elektrode 13 ist es möglich, den Strom mit einer hohen Genauigkeit zu detektieren bei gleichzeitigem Arbeiten als Überbrückungsvorrichtung, da der Spannungsdetektieranschluss 15 durch den Schlitz 14 getrennt ist. Der Widerstandskörper 11, der eine Wärmeerzeugungsquelle ist, kann über die Komponente 35 hinweg angeordnet sein, wodurch der Einfluss des Widerstandskörpers 11 als Wärmequelle reduziert werden kann.
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4A–4B zeigen den Widerstand 10A eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel ist die zweite Elektrode 13 gebogen, wie in der Figur gezeigt, dann ist es weniger wahrscheinlich, dass der Widerstand 10A durch die Induktivität beeinträchtigt wird. Die Elektrode 13 ist länger als die andere Elektrode 12, jedoch reicht der Schlitz 14 nahe an den Widerstandskörper 11, und dann wird die hoch akkurate Stromdetektion möglich, wie vorher erwähnt.
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Es ist wünschenswert, ein Harz mit hervorragender Leitfähigkeit in einen Bereich 36 zwischen dem Widerstandskörper 11 und der zweiten Elektrode 13 zu füllen. Dadurch kann die in dem Widerstandskörper 11 generierte Wärme nicht nur zur Seite der ersten Elektrode 12, sondern auch zur Seite der zweiten Elektrode 13 und zur Seite des Spannungsdetektieranschlusses 15 zu der Anbringungsplatte abgeführt werden. Da der Widerstandskörper 11 sich durch das Wärmegenerieren vertikal ausdehnt und zusammenzieht, hat der Widerstand 10A den Vorteil, dass eine Beanspruchung des verlöteten Teils mit der Elektrode 12 und der Elektrode 13 weniger wahrscheinlich verursacht wird.
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5A–5B zeigen den Widerstand 10B eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel ist der Widerstandskörper 11 überlappend angeordnet und gebondet zwischen einem Ende der ersten Elektrode 12 und einem Ende der zweiten Elektrode 13. Das heißt, dass eine Stufe gebildet wird an einem Teil, wo die erste Elektrode 12, der Widerstandskörper 11 und die zweite Elektrode 13 überlappend angeordnet sind, und die andere Stufe wird an dem gebogenen Teil C in der zweiten Elektrode 13 gebildet. Dadurch hat der Widerstand 10B die Überbrückungsvorrichtungsfunktion, welche eine Leitung oder Komponente überbrückt, sowie die Widerstandsfunktion mit geringem Widerstandswert.
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Dadurch kann die Länge des Widerstandskörpers 11 in Richtung des durchlaufenden Stroms gekürzt werden (d. h. die Länge kann die Dicke des Widerstandskörpers 11 sein), und der Bereich des Widerstandskörpers 11, der senkrecht zu dem durch die Richtung fließenden Stroms ist, kann groß sein. Dann kann ein geringer Widerstandswert des Widerstands 10B wie beispielsweise weniger als 100 μΩ verwirklicht werden. Durch den Schlitz 14, der nahe an den Widerstandskörper 11 reicht, wird eine höchst akkurate Stromdetektion möglich wie bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen. Darüber hinaus ist dadurch, dass der Widerstandskörper 11 auf der ersten Elektrode 12 angeordnet ist, die Wärmeableitung zu der Anbringungsplatte auch hervorragend.
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6A–6B zeigen den Widerstand 10C eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Der Widerstand 10C ist geformt wie eine gerade Platte ohne eine Stufe wie ein gebogenes Teil C usw. Der Schlitz 14 ist in der zweiten Elektrode 13 ausgebildet, wie bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen, und ein Teil der zweiten Elektrode wird zu einem Anschluss 15 für die Spannungsdetektion.
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6C–6D zeigen den Widerstand 10D eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Der Widerstand 10D ist ebenso geformt wie eine gerade Platte ohne eine Stufe wie ein gebogenes Teil C usw.. Der Schlitz 14 ist ausgebildet, um sich nach innen von einer Seitenfläche der zweiten Elektrode 13 auszudehnen, und gebogen zu werden, um in die Nähe des Widerstandskörpers 11 zu gelangen. Dadurch kann der Bereich der zweiten Elektrode groß gemacht werden, während eine Spannung nahe dem Widerstandskörper in der zweiten Elektrode 13 durch den Spannungsdetektieranschluss 15 detektiert wird.
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7A–7B zeigen den Widerstand 10E einer Variation des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Der Widerstand 10E ist zusätzlich mit einem Schlitz 14a in der ersten Elektrode 12 und dem Spannungsdetektieranschluss 15a in der ersten Elektrode 12 ausgestattet. Daher kann ein Einfluss eines hohen Temperaturkoeffizienten des Widerstands von Cu usw. in der ersten Elektrode 12 weiter verringert werden und eine noch akkuratere Spannungsdetektion wird möglich.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese beschränkt und verschiedene Veränderungen und Modifikationen können innerhalb des Umfangs des technischen Konzepts der Erfindung gemacht werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist geeignet zur Nutzung für Stromdetektierwiderstände, welche gleichzeitig eine Überbrückungsfunktion und eine höchst akkurate Stromdetektierfunktion besitzen, und ist insbesondere geeignet zur Nutzung für Metallplattenwiderstände.
