DE19523338A1 - Überspannungsschutzelement vom Entladungstyp und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Überspannungsschutz­ element vom Entladungstyp, das einen Spannungsstoß oder eine Über­ spannung durch Ausnutzung der Entladung absorbiert oder löscht, die innerhalb eines Entladungsbereiches stattfindet, der sich innerhalb eines abgedichteten Behälters befindet, der mit einem Entladungsgas gefüllt ist.

Insbesondere weist die vorliegende Erfindung eine geeignete Trigger­ einrichtung auf, die für die Hauptentladung im Entladungsbereich ver­ wendet wird, wodurch das Ansprechverhalten des Überspannungsschutz­ elements verbessert wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich eben­ falls auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Überspannungs­ schutzelementes.

Bisher sind Überspannungsschutzelemente vom Entladungstyp verwendet worden, um Spannungsstöße oder Überspannungen zu absorbieren und zu löschen, wobei von dem Vorteil einer Entladung Gebrauch gemacht wurde, die in einer Entladungsstrecke innerhalb eines abgedichteten Behälters stattfindet. Diese Art von Überspannungsschutz dient zum Schutze von elektronischen Schaltkreisen gegenüber Spannungsstößen oder Überspannung, beispielsweise gegenüber Einschalt-Überspannungen oder durch Blitz induzierte Überspannungen, welche durch Signalleitun­ gen und Stromversorgungsleitungen eintreten. Bei dieser Art von Über­ spannungsschutzelementen vom Entladungstyp wird die Überspannung oder der Spannungsstoß mittels einer Lichtbogenentladung absorbiert oder gelöscht, welche als die Hauptentladung wirkt. Während dieses Element den Vorteil einer Handhabung von hohen Strömen besitzt, hat es andererseits den Nachteil, daß es ein herabgesetztes Ansprechverhal­ ten aufweist. Um dieses Problem anzugehen, wurde in den japanischen Patentveröffentlichungen 5-7835 und 5-8736 versucht, das Ansprech­ verhalten dadurch zu verbessern, daß zwischen den Entladungselektroden eine Schicht angeordnet wurde, die aus einem Dielektrikum mit guten Kriechentladungseigenschaften hergestellt wurde.

Unter Bezugnahme auf Fig. 14 wird ein Überspannungsschutzelement 60 vom Entladungstyp erläutert. Es sind schaftförmig ausgebildete Entla­ dungselektroden 62, 62 vorgesehen, die eine Elektrodenbasis 62a auf­ weisen, die durch eine Emitterschicht 62b bedeckt ist. Die Elektrodenba­ sis 62a weist ein Metall, wie z. B. Nickel, mit guten Entladungseigen­ schaften auf. Die Emitterschicht 62b weist Bariumoxid oder dergleichen auf. Die Entladungselektroden 62, 62 sind parallel zueinander angeord­ net und durch eine vorgeschriebene Entladungsstrecke 64 voneinander getrennt. Die Elektroden sind zusammen mit dem Entladungsgas inner­ halb eines abgedichteten Behälters 66, der aus einer Glasröhre gebildet ist, abgedichtet. Zuführungsleitungen 68, 68 weisen einen Dumet-Draht und dergleichen auf, der jeweils mit den unteren Enden der Entladungs­ elektroden 62, 62 verbunden ist und sich zur Außenseite des abgedichte­ ten Behälters 66 erstreckt. Eine Schicht 70 aus einem Dielektrikum mit guten Kriechentladungseigenschaften, wie z. B. Nickeloxid, bedeckt die innere Oberfläche des abgedichteten Behälters 66, und zwar zumindest zwischen den Zuführungsleitungen 68, 68. Bei dem aus Fig. 14 ersicht­ lichen Beispiel bedeckt die Schicht 70 ungefähr die gesamte innere Oberfläche des abgedichteten Behälters 66.

Das Überspannungsschutzelement 60 vom Entladungstyp ist in Parallel­ schaltung mit einem zu schützenden elektronischen Schaltkreis über die Zuführungsleitungen 68, 68 verbunden, wobei dieser elektronische Schaltkreis in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Wenn das Über­ spannungsschutzelement 60 über die Zuführungsleitungen 68, 68 mit einem Spannungsstoß oder einer Überspannung beaufschlagt wird, die größer ist als ein vorgegebener fester Wert, dann wird unmittelbar an der Oberfläche der Schicht 70 zwischen den Zuführungsleitungen 68, 68 eine Kriech-Korona-Entladung erzeugt und es setzt eine Überspannungs­ ableitung ein. Diese Kriech-Korona-Entladung wird aufgrund eines Einsatzzündungseffekts der Elektronen und Ionen, die durch diese Entla­ dung emittiert werden, auf die Entladungsstrecke 64 zwischen den Entla­ dungselektroden 62, 62 übertragen. Es erfolgt eine Glimmentladung und schließlich tritt eine Bogenentladung, die Hauptentladung auf. Der aus dieser Entladung herrührende, hohe Strom wirkt dahingehend, daß die Überspannung gelöscht bzw. abgeleitet wird. Somit verwendet das Über­ spannungsschutzelement 60 die Kriech-Korona-Entladung, die ein hohes Ansprechverhalten aufweist, um die Hauptentladung im Bereich der Entladungsstrecke 64 zu triggern. Auf diese Art und Weise wird durch diese Vorrichtung versucht, ein verbessertes Ansprechverhalten in Bezug auf Überspannungen oder Spannungsstöße zu erzielen. Es trifft zu, daß bei dieser Vorrichtung eine Verbesserung hinsichtlich des Ansprech­ verhaltens zu verzeichnen ist, verglichen mit einer Vorrichtung, die keine Schicht 70 aufweist. Jedoch ist die Menge an Elektroden und Ionen, die aufgrund der Kriech-Korona-Entladung emittiert werden, nicht groß und infolgedessen läßt das Ansprechverhalten des Über­ spannungsschutzelements 60 noch einiges zu wünschen übrig.

Wenn nunmehr auf die Fig. 15 Bezug genommen wird, so wird aus dieser eine detaillierte Darstellung der Verbindung zwischen den Zufüh­ rungsleitungen 68, 68 und dem abgedichteten Behälter 66 ersichtlich. Eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden 72, welche Teilchen oder Stücke eines dielektrischen Materials wie z. B. Nickel aufweisen, sind über die Oberfläche der Schicht 70 verteilt. Bei einer solchen Vor­ richtung ist vorgesehen, daß eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungs­ strecken 74 ausgebildet wird, welche wesentlich enger als die Entla­ dungsstrecke 64 sind. Dies dient grundsätzlich dazu, in den Sekundär-Entladungsstrecken 74 innerhalb der Haupt-Entladung in der Entladungs­ strecke 64 Flächen-Entladungen (flächenförmige Entladungen) zu erzeu­ gen, mit dem Ziel, eine gleichmäßige Erzeugung der Haupt-Entladung in der Entladungsstrecke 64 zu erhalten. In der Tat kann, weil die Se­ kundär-Entladungsstrecken 74 wesentlich enger sind als die Entladungs­ strecke 64 und weil der Abstand gegenüber der Schicht 70 viel enger ist, die Flächen-Entladung (flächenförmige Entladungen) innerhalb einer kürzeren Zeitspanne in den Sekundär-Entladungsstrecken 74 stattfinden. Darüber hinaus emittiert die Flächen-Entladung (flächenförmige Entla­ dungen) weit mehr Elektronen und Ionen, verglichen mit der Kriech-Korona-Entladung, wodurch eine schnellere Erzeugung einer Hauptentla­ dung in der Entladungsstrecke 64 ermöglicht wird.

Im folgenden wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Überspannungsschutzelementes 60 beschrieben. Zuerst wird ein Emitter­ material, Bariumkarbonat aufweisend, auf die Oberfläche einer Nickel­ elektrodenbasis 62a, 62a aufgebracht, welche mit Zuführungsleitungen 68, 68 verbunden wird. Das Emittermaterial wird so aufgebracht, daß ein Teil der Oberfläche der Basiselektroden 62a, 62a freiliegend ist.

Als nächstes werden die Zuführungsleitungen 68, 68 in derselben Rich­ tung ausgerichtet und mittels eines Ausrichtungswerkzeuges in der Aus­ richtung gehalten. Die Elektrodenbasen 62a, 62a werden parallel zuein­ ander angeordnet, wobei sie durch einen vorgegebenen Abstand vonein­ ander getrennt sind. Diese Anordnung wird nunmehr in die untere Öff­ nung einer Glasröhre eingesetzt, die zwei offene Enden besitzt. Die Gesamtlänge der Zuführungsleitungen 68, 68 befindet sich nicht inner­ halb der Glasröhre und die unteren Enden der Zuführungsleitungen werden aus der unteren Öffnung der Glasröhre herausgeführt gelassen.

Der nächste Schritt besteht darin, daß mittels einer Gasflamme die unte­ re Öffnung der Glasröhre erwärmt und geschmolzen wird. Dieser ge­ schmolzene Abschnitt wird sodann mittels eines Abquetsch-Werkzeuges nach innen gedrückt und die untere Öffnung der Glasröhre wird abge­ dichtet. Der mittlere Teil der Zuführungsleitungen 68, 68 wird jeweils durch den abgedichteten Abschnitt der Glasröhre fixiert und die unteren Enden der Zuführungsleitungen 68, 68 erstrecken sich nach auswärts von der unteren Seite der Glasröhre aus. Weil das Erwärmen der Glas­ röhre in Luft ausgeführt wird, werden die freiliegenden Abschnitte der Elektrodenbasen 62a, 62a (nicht in den Zeichnungen dargestellt) oxi­ diert, wodurch Nickeloxid gebildet wird.

Als nächster Schritt wird eine Evakuierungsvorrichtung mit der oberen Öffnung der Glasröhre verbunden und die Evakuierung der Röhre be­ ginnt. Während dieses Evakuierungsvorganges wird die Glasröhre innerhalb einer Hochfrequenzspule angeordnet, während die Glasröhre immer noch mit der Evakuierungsvorrichtung verbunden ist, und es erfolgt zur gleichen Zeit wie die Evakuierung eine Hochfreuenz-Erwär­ mung. Diese Erwärmung verursacht, daß sich das Bariumkarbonat des Emitters thermisch zersetzt, wodurch Emitterschichten 62b, 62b mit Bariumoxid auf der Oberfläche der Elektrodenbasen 62a, 62a gebildet werden. Dies ergibt Entladungselektroden 62, 62. Zur gleichen Zeit wird durch den Erwärmungsvorgang verursacht, daß die freiliegenden Bereiche auf der Oberfläche der Elektrodenbasen 62a, 62a flüssig wer­ den und die Dekompression der Glasröhre aufgrund der Evakuierung verursacht, daß sich das flüssige Material verteilt oder zerstreut.

In den früheren Stufen des Evakuierungsprozesses verursacht die hohe Konzentration von Restluft innerhalb der Glasröhre, daß das geschmol­ zene Nickel der Elektrodenbasen 62a, 62a während der Verteilung oder Zerstreuung oxidiert wird, wodurch Nickeloxid gebildet wird. Gemein­ sam mit der Nickeloxidbildung auf der Oberfläche der Elektrodenbasen 62a, 62a erfolgt eine Anhaftung dieses Nickeloxids auf der inneren Oberfläche der Glasröhre als eine Schicht, wodurch die Schicht 70 gebildet wird. Ebenfalls wird ein Teil des Bariumoxids, welches die Emitterschicht 62b, 62b aufbaut, verteilt und mischt sich in die Schicht 70.

Wenn die Erwärmung fortgesetzt wird, vermindert sich die Konzentra­ tion der Restluft innerhalb der Glasröhre, während der Evakuierungs­ prozeß voranschreitet, bis schließlich das verteilte Nickel nicht mehr länger oxidiert wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 15 wird erläutert, daß, wenn der Erwärmungsvorgang an dem Punkt abgeschlossen wird, an dem das unoxidierte Nickel in verteilter Form auf der Oberfläche der Schicht 70 anhaftet, dies zu einer Mehrzahl von Sekundär-Entladungs­ elektroden 72 führt, die auf der Oberfläche der Schicht 70 angeordnet sind. Die Sekundär-Entladungselektroden 72 sind leitfähig und als Teil­ chen oder Stücke ausgebildet.

Durch den Evakuierungsprozeß wird die Restluft, das aufgrund der Zersetzung des Bariumkarbonats entstehende Kohlendioxid, sowie gas­ förmige Verunreinigungen, die sowohl von der Glasröhre als auch von Teilen innerhalb der Glasröhre abgegeben werden, vollständig beseitigt, was zu dem Zustand eines Hochvakuums in der Glasröhre führt. Im Anschluß daran wird die Glasröhre mit Entladungsgas gefüllt. Sodann wird die obere Öffnung der Glasröhre erwärmt, geschmolzen, abgedich­ tet und geschnitten, so daß der abgedichtete und abgeschlossene Behälter 66 vollständig hergestellt ist.

Aufgrund dieses Verfahrens zur Herstellung des Glasbehälters können die folgenden Bedingungen in geeigneter Weise gesetzt werden: die Erwärmungstemperatur; die Erwärmungszeit; die Bedingungen hinsicht­ lich der Evakuierungsgeschwindigkeit und dergleichen; die Schmelztem­ peratur und die Zersetzungstemperatur des Materials in den Entladungs­ elektroden 62, 62; und die Oxidationsgeschwindigkeit. Dies ermöglicht eine Bildung der Schicht 70 und der sekundären Entladungselektroden 72 ohne die Verwendung spezieller Materialien oder ohne Einsatz spezieller Verfahren, was zu dem Vorteil einer vereinfachten Herstellung führt.

Es ist jedoch schwierig, die Vorgänge des Schmelzens und Vertei­ lens/Zerstreuens des Metalles (Nickel) in der Elektrodenbasis 62a genau zu überwachen und zu steuern. Infolgedessen kommt es in unvermeid­ barer Weise dazu, daß einige der Metallteilchen 76, die auf der Ober­ fläche der Schicht 70 verteilt werden sollten, letztendlich innerhalb der Schicht 70 eingebettet und in diese Schicht eingemischt werden. Dies hat zum Ergebnis, daß der Isolationswiderstand der Schicht 70 selbst her­ abgesetzt wird. Aufgrund einer solchen Herabsetzung des Isolations­ widerstands der Schicht 70 kommt es dazu, daß, falls eine Über­ spannung aufgebracht wird, die Kriech-Korona-Entladung zwischen den Zuführungsleitungen 68, 68 in der Schwebe gehalten wird, ohne dazu befähigt zu sein, eine Hauptentladung im Bereich der Entladungsstrecke 64 zu erzeugen. In extremen Fällen kann diese Art von in der Schwebe gehaltener Kriech-Korona-Entladung in einem Ablösen der Schicht 70 oder einem teilweisen Schmelzen oder Zerstreuen der Schicht 70 auf­ grund der Wärme resultieren. Infolgedessen findet, wenn die nächste Überspannung aufgebracht wird, die Kriech-Korona-Entladung, welche zum Triggern dient, nicht statt, wodurch die Gefahr einer verzögerten Entladung innerhalb der Entladungsstrecke 64 geschaffen wird.

Ein sehr kleiner Anteil von Metallteilchen 76, welche hineingemischt worden sind, bietet zwar keine Schwierigkeit, es ist jedoch erforderlich, die Sekundär-Entladungselektroden 72 auf der Oberfläche der Schicht 70 mit einer Dichte zu verteilen, welche über einen gewissen Schwellwert hinausgeht, um die Flächen-Entladungen in den Sekundär-Entladungs­ strecken 74 zu realisieren. Im Ergebnis ist jedoch in die Schicht 70 eine Menge von Metallteilchen 76 eingemischt und eingebettet, welche nicht mehr ignoriert werden kann.

Die im Vorangehenden erläuterten und weitere Gegenstände, sowie Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nunmehr aufgrund der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den bei­ gefügten Zeichnungen offensichtlich werden, in welchen gleiche Bezugs­ ziffern dieselben Elemente bezeichnen.

Gegenstand und Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Über­ spannungsschutzelement vom Entladungstyp zu schaffen, durch welches die Schwierigkeiten überwunden werden, welche den wie oben erläu­ terten Überspannungsschutzelementen vom Entladungstyp gemäß dem Stand der Technik anhaften.

Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzele­ ments vom Entladungstyp anzugeben.

Erfindungsgemäße Lösungen der wie oben definierten Aufgaben ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen. Als Kerngedanke der Erfin­ dung wird es angesehen, ein Überspannungsschutzelement vom Entla­ dungstyp wie folgt auszubilden:
Eine Mehrzahl von Entladungselektroden, die mit Zuführungsleitungen verbunden sind, sind innerhalb eines abgedichteten Behälters angeordnet, der mit einem Entladungsgas gefüllt ist. Die Entladungselektroden sind so angeordnet, daß einander gegenüberliegen, so daß zwischen diesen Entladungselektroden eine Entladungsstrecke gebildet ist. Die Zufüh­ rungsleitung zu jeder der Entladungselektroden verläuft durch den abge­ dichteten Behälter hindurch und erstreckt sich nach auswärts. Es ist eine Schicht auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters angeord­ net, wobei sich diese Schicht mindestens zwischen den Zuführungsleitun­ gen befindet. Diese Schicht weist gute Kriechentladungseigenschaften auf und ist aus dem Material hergestellt, das bei den Entladungselektroden verwendet wird. Schließlich ist ein sehr kleiner Spalt zwischen den Zuführungsdrähten oder -leitungen und dem Ende der Schicht ausgebil­ det.

Gesetzt den Fall, es wird nunmehr dieses Überspannungsschutzelement vom Entladungstyp über die Zuführungsleitungen mit einer Über­ spannung beaufschlagt, dann wird die elektrische Feldstärke zwischen den Zuführungsleitungen und den Enden der Schicht zunehmen. Dies führt dazu, daß Elektronen und Ionen in dem sehr kleinen Spalt in einer weit größeren Anzahl als im Falle der Kriech-Korona-Entladung emittiert werden. Der Einsatz-Zündungseffekt aufgrund dieser großen Anzahl von Elektronen und Ionen ist zur Erzeugung einer Bogenentla­ dung befähigt, welche als eine Hauptentladung dient, wobei diese Bo­ genentladung in der Entladungsstrecke sehr viel rascher stattfindet als in dem Falle, daß lediglich eine Kriech-Korona-Entladung als ein Trigger verwendet wird.

Infolgedessen ist es durch die Anordnung eines sehr kleinen Spaltes zwischen den Zuführungsleitungen und den Enden der Schicht möglich, die Reaktions- oder Ansprechgeschwindigkeit zu verbessern. Es ist somit nicht erforderlich, eine Sekundär-Entladungsstrecke dadurch auszubilden, daß eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden auf der Ober­ fläche der Schicht angeordnet wird.

Um jedoch noch eine weitere Verbesserung hinsichtlich des Ansprech­ verhaltens zu erzielen, ist es möglich, eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden in einer verteilten Art und Weise auf der Ober­ fläche der Schicht anzuordnen. Die Sekundär-Entladungselektroden werden aus dem Material hergestellt, wie es bei den Entladungselek­ troden verwendet wird, und sie weisen Leitfähigkeitseigenschaften auf. In diesem Falle wird die Isolation zwischen den Zuführungsdrähten oder -leitungen und den Enden der Schicht durch das Vorhandensein von sehr kleinen Spalten aufrechterhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, daß leitfähiges Material (Metallteilchen) während des Herstellungsverfahrens für die Sekundär-Entladungselek­ trode in die Schicht eingebettet wird oder in diese Schicht eingemischt wird, wodurch der Isolationswiderstand der Schicht selbst herabgesetzt wird. Jedoch selbst dann, wenn dies erfolgt, weist die vorliegende Erfin­ dung nicht die Schwierigkeiten auf, die sich beim Stand der Technik ergeben und darin bestehen, daß eine in der Schwebe gehaltene Kriech-Korona-Entladung zwischen den Zuführungsdrähten oder -leitungen erfolgt, wenn eine Überspannung oder ein Spannungsstoß empfangen wird, wodurch die Erzeugung einer Hauptentladung in der Entladungs­ strecke behindert oder gar verhindert wird.

Der sehr kleine Spalt kann auf die folgende Art und Weise ausgebildet werden. Die Entladungselektroden werden innerhalb einer dekompri­ mierten oxidierenden Atmosphäre erwärmt, wodurch das Material der Entladungselektroden schmilzt, so daß sich das Material verteilt und oxidiert wird. Dieses oxidierte Material haftet auf der inneren Ober­ fläche des abgedichteten Behälters an, wodurch eine Schicht gebildet wird. Gleichzeitig wird der Bereich der inneren Oberfläche des abge­ dichteten Behälters, der mit den Zuführungsleitungen in Verbindung steht, geschmolzen, wodurch verhindert wird, daß oxidiertes Material an der Oberfläche dieses Verbindungsbereiches anhaftet.

Anstelle der Bildung eines sehr kleinen Spaltes zwischen den Enden der Schicht und den Zuführungsleitungen würde es ferner möglich sein, eine Kerbe dadurch auszubilden, daß ein Teil der Schicht beseitigt wird, zumindest in dem Bereich zwischen den Zuführungsleitungen. Diese Kerbe kann beispielsweise bandförmig mit einer Breite von 50 bis 300 Mikrometer ausgebildet werden, wobei dieses Band zwischen die Zufüh­ rungsleitungen geht. Es würde ebenfalls möglich sein, eine Höhlung auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters in einem Bereich auszubilden, welcher der Kerbe entspricht.

Diese Kerbe dient im wesentlichen demselben Zweck wie der oben erläuterte sehr kleine Spalt. Mit anderen Worten, falls eine Über­ spannung aufgebracht wird, werden Ionen und Elektronen in der Kerbe in einer weit größeren Anzahl emittiert als sie durch eine Kriech-Koro­ na-Entladung emittiert würden. Der Einsatzzündungseffekt, der sich hieraus ergibt, ermöglicht es, eine Hauptentladung in der Entladungs­ strecke rasch zu erzeugen. Ferner kann eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden, welche leitfähige Eigenschaften aufweisen und welche aus dem gleichen Material wie die Entladungselektroden herge­ stellt sind, auf der Oberfläche der Schicht verteilt werden. Die Schicht wird zwischen den Zuführungsleitungen durch die Kerbe isoliert, selbst dann, wenn die Schicht aufgrund von in sie eingebettetes oder in sie gemischtes leitfähiges Material einen Gesamtabfall in dem Isolations­ widerstand aufweist. Somit wird die Isolation der Bereiche zwischen den Zuführungsleitungen aufrecht erhalten, so daß eine Kriech-Korona-Entla­ dung zwischen den Zuführungsleitungen nicht in einem Schwebezustand stehenbleiben wird.

Die Kerbe kann beispielsweise unter Verwendung eines aus Glas beste­ henden abgedichteten Behälters sehr leicht ausgebildet werden, wobei, nachdem die Schicht auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Be­ hälters ausgebildet worden ist, ein Laserstrahl von der Außenseite des abgedichteten Behälters her hineingestrahlt wird. Hierbei dient der La­ serstrahl dazu, Teile der Schicht zu verdampfen.

Um die Anfangs-Entladungsspannung der Entladungselektroden herabzu­ setzen und um eine Zerstäubung bei den Entladungselektroden zu verhin­ dern, besteht die Möglichkeit, die Entladungselektroden dadurch auszu­ bilden, daß eine Emitterschicht auf der Oberfläche der Elektrodenbasis ausgebildet wird. In diesem Falle würde das Emittermaterial gerade an den Enden der Mehrzahl der schaftförmigen Elektrodenbasen angehaftet werden, welche mit den Zuführungsleitungen verbunden sind. Das Emittermaterial würde thermisch zersetzt werden, so daß eine Emitter­ schicht genau auf der Oberfläche der Spitzen der Elektrodenbasis ausge­ bildet würde. Es wird keine Emitterschicht an der Oberfläche des Endes der Elektrodenbasis ausgebildet, welches mit den Zuführungsleitungen verbunden ist, so daß ein freiliegender Bereich gebildet wird. Die Schicht und die Sekundär-Entladungselektroden würden durch Schmelzen und Verteilen der Oberfläche des freiliegenden Bereichs ausgebildet werden. Auf diese Art und Weise kann die Schicht mit einer angemesse­ nen Stärke zwischen den Zuführungsleitungen dadurch ausgebildet wer­ den, daß eine Emitterschicht lediglich auf einem Teil der Elektrodenba­ sis ausgebildet wird, wobei ein freiliegender Bereich an dem unteren Ende der Elektrodenbasis vorhanden ist, wo es keine Emitterschicht gibt, und wobei das Material aus dem freigelegten Bereich die Schicht und die Sekundär-Entladungselektroden bildet. Dies erlaubt ebenfalls, daß die Sekundärelektroden mit einer angemessenen Dichte auf der Schicht ausgebildet werden. Es würde wünschenswert sein, daß der freiliegende Bereich eine Länge von einem Drittel oder mehr der Ge­ samtlänge der Elektrodenbasis aufweist.

Die Elektrodenbasis und die Sekundär-Entladungselektrode kann aus einem Material, wie z. B. Nickel hergestellt werden. Das Hauptmaterial in der Schicht kann ein Material wie z. B. Nickeloxid sein. Die Entla­ dungselektroden können in der Weise angeordnet werden, daß die Elek­ trodenkörper parallel zueinander angeordnet sind und durch die Entla­ dungsstrecke voneinander getrennt sind. In diesem Falle ist jede der Zuführungsleitungen nach außerhalb des abgedichteten Behälters in der selben Richtung herausgeführt. Andererseits können aber die Entladungs­ elektroden auch so angeordnet werden, daß ihre Enden in entgegenge­ setzte Richtungen weisen und daß sie durch die Entladungsstrecke von­ einander getrennt sind. In diesem Falle würden sich die Zuleitungsdrähte oder Zuführungsleitungen in entgegengesetzten Richtungen von dem abgedichteten Behälter aus erstrecken.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Überspannungsschutzelemente vom Entladungstyp wie oben erläutert beschränkt, bei welchen die mit den Zuführungsleitungen verbundenen Entladungselektroden innerhalb eines abgedichteten Behälters eingeschlossen sind. Es würde beispiels­ weise auch möglich sein, einen abgedichteten Behälter mit einem an beiden Enden offenen Gehäuse auszubilden. In diese Löcher oder Boh­ rungen würden sodann die Entladungselektroden eingepaßt werden, welche dann dazu dienen würden, diese Bohrungen oder Löcher abzu­ decken. Es würde eine Entladungsstrecke zwischen den Spitzen der Entladungselektroden in dem abgedichteten Behälter ausgebildet werden. Der abgedichtete Behälter würde mit einem Entladungsgas gefüllt wer­ den und es würde eine Schicht mit guten Kriech-Entladungseigenschaften auf der inneren Oberfläche des Gehäuses ausgebildet werden. Ein sehr kleiner Spalt würde zwischen den Entladungselektroden und den Enden der Schicht ausgebildet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine axiale Schnittansicht eines Überspannungsschutzele­ ments vom Entladungstyp gemäß einer ersten Ausführungs­ form;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung des Bereiches, in welchem die Zuführungsleitungen und die innere Oberfläche des abgedichteten Behälters des Über­ spannungsschutzelements gemäß der ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform miteinander verbunden sind;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform des Bereiches, in wel­ chem die Zuführungsleitungen und die innere Oberfläche des abgedichteten Behälters des Überspannungsschutzele­ ments gemäß der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausfüh­ rungsform miteinander verbunden sind;

Fig. 4 eine axiale Schnittansicht eines Überspannungsschutzele­ ments vom Entladungstyp gemäß einer zweiten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 5 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Über­ spannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung des Bereiches um den sehr kleinen Spalt herum, der bei dem Überspannungsschutzelement gemäß der in Fig. 5 darge­ stellten dritten Ausführungsform vorhanden ist;

Fig. 7 eine axiale Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß einer vierten Ausführungsform;

Fig. 8 eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A nach Fig. 7;

Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung des Bereiches, in welchem die Zuführungsleitungen und die innere Oberfläche des abgedichteten Behälters bei dem Überspannungsschutzelement gemäß der in Fig. 7 darge­ stellten vierten Ausführungsform miteinander verbunden sind;

Fig. 10 eine axiale Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß einer fünften Ausführungsform;

Fig. 11 eine axiale Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß einer sechsten Ausführungsform;

Fig. 12 eine vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung des Bereiches, in welchem die Zuführungsleitungen und die innere Oberfläche des abgedichteten Behälters des Über­ spannungsschutzelements gemäß der in Fig. 11 dargestell­ ten sechsten Ausführungsform miteinander verbunden sind;

Fig. 13 eine axiale Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß einer siebten Ausführungsform;

Fig. 14 eine axiale Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 15 eine vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung des Bereiches, in welchem die Zuführungsleitungen mit der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters des in Fig. 14 dargestellten Überspannungsschutzelements gemäß dem Stand der Technik in Verbindung stehen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ein aus Fig. 1 ersichtliches, im Axialschnitt dargestelltes Über­ spannungsschutzelement 10 vom Entladungstyp gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Paar von Entla­ dungselektroden 14, 14 auf, von denen eine jede an einem ihrer Enden mit jeweils einer Zuführungsleitung 12, 12 verbunden ist, wobei dieses Entladungselektrodenpaar in der Weise angeordnet ist, daß die Entla­ dungselektroden 14, 14 parallel zueinander verlaufen und durch einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind. Es ist ferner ein abge­ dichteter Behälter 18 in der Form einer entsprechenden Glasröhre vor­ gesehen, in deren Innerem die beiden Entladungselektroden 14, 14 in abgedichteter Weise aufgenommen sind. Die beiden Zuführungsleitungen 12 der Entladungselektroden 14 erstrecken sich ferner von dem abge­ dichteten Behälter 18 aus nach außen. Innerhalb des abgedichteten Be­ hälters 18 ist ferner ein Entladungsgas in abgedichteter Weise aufge­ nommen, wobei ein solches Entladungsgas ein Edelgas, Stickstoffgas oder ein Schwefelhexafluoridgas enthält. Die Entladungselektroden 14 weisen jeweils eine Elektrodenbasis 14a auf, die aus einem Metall mit guten Entladungseigenschaften, wie z. B. Nickel hergestellt ist, das zu relativ langen dünnen Schaften oder Platten verarbeitet ist. Die Ober­ flächen der Elektrodenbasen 14a sind jeweils mit Emitterschichten 14b bedeckt, die aus Bariumoxid oder dergleichen bestehen. Jede der Zufüh­ rungsleitungen 12 weist einen Dumet-Draht auf, d. h. eine Eisen-Nickel-Legierung, die durch Kupfer abgedeckt ist, oder einen Draht aus einem ähnlichen Material.

Es ist eine Schicht 20 vorgesehen, die auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18 aufgebracht wird. Die Schicht 20 weist ein Dielektrikum mit guten Kriech-Entladungseigenschaften, wie z. B. Nickeloxid auf. Unter Bezugnahme auf die aus Fig. 2 ersichtliche ver­ größerte Darstellung wird erläutert, daß jeweils eine Zuführungsleitung 12 mit der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18 in einem entsprechenden zugeordneten Bereich verbunden ist. Hierbei ist ein sehr kleiner Spalt 21 mit einer Breite von 10 bis 300 Mikrometern zwischen der Zuführungsleitung 12 und einem Rand 20a der Schicht 20 zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12 ausgebildet. Dieser sehr kleine Spalt 21 isoliert die Zuführungsleitungen 12, 12 und die Schicht 20 voneinander.

Es folgt nunmehr eine beispielsweise Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines Überspannungsschutzelements 10 vom Entladungstyp gemäß der ersten Ausführungsform, die bereits anhand der Fig. 1 und 2 erläutert wurde. Zunächst wird ein Emittermaterial, welches Bariumkar­ bonat aufweist, jeweils auf die Oberfläche der aus Nickel bestehenden Elektrodenbasen 14a, 14a aufgebracht, wobei jede Elektrodenbasis mit einer Zuführungsleitung 12 verbunden wird. Die Oberfläche wird in der Weise mit dem Emittermaterial belegt, daß ein Teil dieser Oberfläche freiliegend bleibt. Die Zuführungsleitungen 12, 12 sind in derselben Richtung angeordnet. Es wird ein Ausrichtungswerkzeug verwendet, um die Zuführungsleitungen 12, 12 in der erforderlichen Ausrichtung zu halten, während die Elektrodenbasen 14a, 14a parallel zueinander gehal­ ten werden, und diese Anordnung wird nunmehr in eine Glasröhre ein­ gesetzt, die zwei offene Enden aufweist. Die unteren Enden der Zufüh­ rungsleitungen 12, 12 erstrecken sich nach außerhalb von der unteren Öffnung der Glasröhre. Es wird eine Gasflamme verwendet, um das untere Ende der Glasröhre zu erwärmen, und sodann wird der geschmol­ zene Bereich mit Hilfe eines entsprechenden Werkzeuges, z. B. Ab­ quetschwerkzeuges oder dergleichen nach einwärts gedrückt und abge­ dichtet. Der mittlere Bereich einer jeden Zuführungsleitung 12, 12 wird an dem unteren abgedichteten Ende der Glasröhre fixiert und sodann werden die unteren Enden dieser Zuführungsleitungen 12, 12 von der Glasröhre aus nach außen geführt. Weil die Erwärmung der Glasröhre in Luftatmosphäre stattfindet, wird der freiliegende Bereich der Oberfläche der Elektrodenbasen 14a, 14a (in den Zeichnungen nicht dargestellt) oxidiert, wodurch Nickeloxid gebildet wird.

Es wird eine Evakuierungseinrichtung mit der oberen Öffnung der Glas­ röhre verbunden und sodann wird diese Glasröhre evakuiert. Während dieses Evakuierungsvorganges wird die Glasröhre innerhalb einer Hoch­ frequenzspule angeordnet, während sie noch mit der Evakuierungsein­ richtung verbunden ist. Wenn die Evakuierung zur gleichen Zeit wie die Hochfrequenzerwärmung ausgeführt wird, zersetzt sich das Bariumkar­ bonat des Emittermaterials thermisch, wodurch Emitterschichten 14b, 14b ausgebildet werden, welche Bariumoxid enthalten. Dies vervoll­ ständigt die Ausbildung der Entladungselektroden 14, 14. Zur gleichen Zeit werden die freiliegenden Bereiche auf der Oberfläche der Elektro­ denbasen 14a, 14a geschmolzen und die Dekompression innerhalb der Glasröhre aufgrund der Evakuierung führt zum Verteilen oder Zerstreu­ en oder Streuen des geschmolzenen Materials. In den anfänglichen Stu­ fen des Evakuierungsprozesses ist noch eine sehr hohe Restluftdichte in der Glasröhre vorhanden. Hierdurch wird verursacht, daß das die Elek­ trodenbasen 14a, 14a aufbauende Nickel während des Zerstreuens oder Verteilens oxidiert, wodurch Nickeloxid gebildet wird. Dieses Nickel­ oxid bildet zusammen mit dem auf der Oberfläche der jeweiligen Elek­ tronenbasen 14a, 14a in dem vorangehenden Verfahren erzeugten Nickeloxid, eine Schicht auf der inneren Oberfläche der Glasröhre. Dies ergibt eine Schicht 20 aus Nickeloxid, die gute Kriech-Entladungseigen­ schaften aufweist.

Wenn die Elektrodenbasen 14a, 14a wie oben erläutert erwärmt werden, wird eine Hochfrequenzerwärmung an den Zuführungsleitungen 12, 12 ebenfalls ausgeführt. Die Zuführungsleitungen 12, 12 werden auf eine hohe Temperatur erwärmt und die innenseitige Oberfläche des abgedich­ teten Behälters 18 wird um den Bereich herum geschmolzen, in welchem er mit den Zuführungsleitungen 12, 12 verbunden wird. Wenn es nun­ mehr zum Streuen oder Verteilen des Nickeloxids von den Elektrodenba­ sen 14a, 14a aus auf den geschmolzenen Bereich kommt, dann wird dieses Nickeloxid unmittelbar innerhalb der Schicht eingebettet und es würde nicht an der Oberfläche anhaften. (Die Schmelz- und Erwei­ chungstemperatur von Glas ist geringer als die Temperatur, bei welcher Nickel und Nickeloxid von den Elektrodenbasen 14a, 14a schmelzen und sich verteilen oder streuen. Daher bleibt das Glas in einem geschmolze­ nen Zustand, selbst nachdem die Verteilung oder Streuung vervoll­ ständigt worden ist, so daß das Nickeloxid nicht an der Oberfläche anhaftet). Weil eine durch niedrigen Druck gekennzeichnete Atmosphäre innerhalb der Glasröhre vorhanden ist, bildet das geschmolzene Glas eine Ausbauchung zu den Elektrodenbasen 14a, 14a entlang der Zufüh­ rungsleitungen 12, 12 hin. Wenn einmal der Erwärmungsvorgang ver­ vollständigt worden ist und die Temperatur sich abgekühlt hat, ist ein sehr kleiner Spalt 21 zwischen den Zuführungsleitungen 12 und dem Rand 20a der Schicht 20 ausgebildet.

Durch den Vorgang des Evakuierens werden Restluft, Kohlendioxide aufgrund der Zersetzung des Bariumkarbonats sowie gasförmige Ver­ unreinigungen, die sowohl von der Glasröhre selbst als von Teilen innerhalb der Glasröhre abgegeben werden, vollständig beseitigt. An­ schließend wird die Glasröhre mit einem Entladungsgas gefüllt. Die obere Öffnung der Glasröhre wird erwärmt, geschmolzen, geschnitten und abgedichtet, wodurch der abgedichtete Behälter 18 gebildet wird.

Bei dem wie oben erläuterten Herstellungsverfahren können die folgen­ den Einstellungen in geeigneter Weise vorgenommen werden, um opti­ male Bedingungen zu erhalten: Erwärmungspunkte; Erwärmungstempe­ raturen; Erwärmungszeit; Evakuierungsgeschwindigkeit; Schmelz- und Zersetzungstemperaturen oder Oxidationsgeschwindigkeiten für jedes der Teile. Dies ermöglicht es, daß die Schicht 20 und der sehr kleine Spalt 21 ohne das Erfordernis von speziellen Materialien oder Verfahren ausgebildet werden, wodurch der Herstellungsprozeß vereinfacht wird.

Gesetzt den Fall, es wird nunmehr eine Überspannung durch das Über­ spannungsschutzelement 10 vom Entladungstyp gemäß der ersten Aus­ führungsform über die Zuführungsleitungen 12, 12 empfangen, wobei eine derartige Überspannung größer als ein gewisser vorgegebener Wert ist, dann wird unmittelbar auf der Oberfläche der Schicht 20 eine Kriech-Korona-Entladung erzeugt und die Überspannungsableitung setzt ein. Die elektrische Feldstärke zwischen der Zuführungsleitung 12 und dem Rand 20a der Schicht nimmt zu und es wird eine große Anzahl von Elektronen und Ionen in dem sehr kleinen Spalt 21 emittiert. Dieser Einsatzzündungseffekt überträgt die Kriech-Korona-Entladung über die Entladungsstrecke 16 für eine sehr große Zeitspanne. Innerhalb der Entladungsstrecke 16 wird eine Glimmentladung erzeugt und sodann findet eine Bogenentladung statt, die als die Hauptentladung dient. Dies ergibt in etwa die vollständige Ableitung oder Löschung des Spannungs­ stoßes bzw. der Überspannung.

Verglichen mit dem Triggern der Hauptentladung unter Verwendung von Elektronen und Ionen, die gerade durch die Kriech-Korona-Entladung emittiert werden, ergibt die Bildung eines sehr kleinen Spaltes 21 zwi­ schen den Zuführungsleitungen 12 und dem Rand 20a der Schicht eine weit größere Anzahl von Elektronen und Ionen, die emittiert werden. Dies führt zu einem wesentlich verbesserten Ansprechverhalten auf eine Überspannung. Es wäre jedoch nicht möglich, diese Art von Elektronen- und Ionenemission in dem sehr kleinen Spalt 21 zu erzielen, falls die Schicht 20 vollständig isoliert wäre. Jedoch wird, wie oben erläutert, die Schicht 20 dadurch hergestellt, daß Nickel, das ein Dielektrum ist, zerstreut oder verteilt und oxidiert wird. Infolgedessen weist die Schicht 20 sowohl einen hohen Widerstand als auch einen gewissen Grad von dielektrischen Eigenschaften auf. Dies erlaubt eine Emission von einer großen Anzahl von Elektronen und Ionen in dem sehr kleinen Spalt 21, wenn eine Überspannung aufgebracht wird.

Falls die Anwendung von Wärme auf die Elektrodenbasen 14a, 14a nicht unmittelbar danach beendet wird, nachdem die Schicht 20 gebildet ist, und wenn statt dessen die Wärme für eine längere Zeitspanne ange­ wendet wird, dann wird sich die Restluftkonzentration innerhalb der Glasröhre vermindern, wenn der Evakuierungsvorgang fortgesetzt wird, bis schließlich das verteilte oder gestreute Nickel nicht oxidiert wird. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 wird nunmehr erläutert, daß, wenn der Vorgang aufgehalten wird, wenn einmal das nichtoxidierte Nickel auf der Oberfläche der Schicht 20 verteilt oder zerstreut ist, sodann eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden 22 ausgebildet wird, wel­ che Teilchen oder Stücke mit Leitfähigkeitseigenschaften aufweisen. Darüber hinaus wird eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungsstrecken 24 zwischen den Sekundär-Entladungselektroden 22 und ebenso zwischen den Sekundär-Entladungselektroden 22 und der Zuführungsleitung 12 ausgebildet. Diese Sekundär-Entladungsstrecken 24 sind beträchtlich enger als die Entladungsstrecke 16 zwischen den Entladungselektroden 14, 14. Ferner ist der Abstand von der Oberfläche der Schicht 20 kür­ zer. Somit wird, wenn eine Überspannung aufgebracht wird, eine Flä­ chen-Entladung in den Sekundär-Entladungsstrecken 24 über eine sehr kurze Zeitspanne erzeugt. Infolgedessen findet ein Einsatzzündungseffekt der Elektronen und Ionen bei dieser Entladung statt, was es ermöglicht, die Erzeugung einer Hauptentladung in der Entladungsstrecke 16 rascher zu bewerkstelligen.

Wenn dieses Verfahren angewendet wird, werden die metallischen Teil­ chen 26, die als Sekundär-Entladungselektroden 22 dienen, während der Bildung der Sekundär-Entladungselektroden 22 unvermeidlich in die Schicht 20 eingebettet und eingemischt. Es wird ein sehr kleiner Spalt 21 zwischen der Zuführungsleitung 12 und dem Rand 20a der Schicht ausgebildet, wodurch diese voneinander isoliert gehalten werden. Hier­ durch werden die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten beseitigt, bei welchen eine ankommende Überspannung eine andauernde Kriech-Korona-Entladung erzeugt, wodurch die Erzeugung einer Bo­ genentladung in der Entladungsstrecke 16 verhindert wird.

Bei der ersten Ausführungsform eines Überspannungsschutzelements 10 vom Entladungstyp ist ein Paar von Entladungselektroden 14, 14 in der gleichen Richtung angeordnet, wobei sie parallel zueinander verlaufen. Jedoch ist die Ausführung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausge­ staltung beschränkt. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird erläutert, daß ebenfalls die Möglichkeit besteht, ein Überspannungsschutzelement 27 vom Entladungstyp im Rahmen einer zweiten Ausführungsform in der Weise auszubilden, daß ein Paar von Entladungselektroden 14, 14 in der Weise angeordnet wird, daß die Enden 14c, 14c in einander gegenüber­ liegenden Richtungen angeordnet werden und durch eine Entla­ dungsstrecke 16 voneinander getrennt werden. Diese Anordnung wird gemeinsam mit einem Entladungsgas innerhalb eines abgedichteten Be­ hälters 28 abgedichtet und eingeschlossen, wobei dieser Behälter 28 eine Glasröhre aufweist, die an beiden Enden offen ist, die sodann abge­ schlossen und abgedichtet werden. Die Zuführungsleitungen 12, 12 von diesen Entladungselektroden 14, 14 erstrecken sich sodann in einander entgegengesetzten Richtungen von dem abgedichteten Behälter 28 aus. Weitere Merkmale können im wesentlichen zu denjenigen der ersten Ausführungsform eines Überspannungsschutzelements 10 vom Entla­ dungstyp gleich sein. Mit anderen Worten, es ist eine Schicht 20 vor­ handen, welche die innenseitige Oberfläche des abgedichteten Behälters 28 bedeckt, wobei diese Schicht 20 ein dielektrisches Material mit guten Kriech-Entladungseigenschaften, wie z. B. Nickeloxid, aufweist. Es ist ebenfalls ein sehr kleiner Spalt 21 mit einer Breite von 10 bis 300 Mi­ krometern zwischen der Zuführungsleitung 12 und dem Ende 20a der Schicht ausgebildet. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit zu einer Ausgestaltung, bei welcher eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselek­ troden, Teilchen aus leitfähigem Material wie z. B. Nickel, aufweisend, auf der Oberfläche der Schicht 20 zerstreut und verteilt wird, während Sekundär-Entladungsstrecken sowohl zwischen den Sekundär-Entladungs­ elektroden als auch zwischen der Zuführungsleitung 12 und den Se­ kundär-Entladungselektroden ausgebildet werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird weiterhin erläutert, daß bei einem Überspannungsschutzelement 30 vom Entladungstyp gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hutförmig ausgebildete Entladungselektroden 32 vorgesehen sind, die ein Metall mit guten Entladungseigenschaften aufweisen, wie z. B. Nickel, Eisen oder eine Legierung von diesen. Die Entladungselektroden 32 dienen ebenfalls als Abdeckungen für ein zylindrisches Gehäuse 34 mit zwei offenen Enden, wobei das Gehäuse 34 ein isolierendes Material, wie z. B. Keramik oder dergleichen aufweist. Die Entladungselektroden 32 sind in die zwei offenen Enden des Gehäuses 34 eingepaßt und abgedichtet, wodurch ein abgedichteter Behälter 36 gebildet ist. Die Enden 32a, 32a der einander gegenüberliegenden Entladungselektroden 32, 32 bilden eine Entladungs­ strecke 37. Auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 34 ist eine Schicht 20 ausgebildet. Die Schicht 20 wird durch Verdampfen, Sprühen, Auf­ tragen oder dergleichen ausgebildet, wobei ein Material verwendet wird, welches gleich demjenigen ist, das weiter oben für die obige Ausfüh­ rungsform beschrieben worden ist (z. B. ein Material mit guten Kriech-Entladungseigenschaften, welches hauptsächlich aus Nickeloxid besteht). Ein Entladungsgas, das Edelgas, Stickstoffgas oder Schwefelhexafluorid­ gas oder dergleichen aufweist, ist innerhalb des abgedichteten Behälters 36 eingeschlossen und abgedichtet. In eine Zuführungsleitung 40 ist mit der Außenseite je einer Entladungselektrode 32 verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird nunmehr erläutert, daß ein sehr kleiner Spalt 21 mit einer Breite von 10 bis 300 Mikrometern zwischen dem Rand 20a der Schicht 20 und der inneren Oberfläche eines Randes 32b der Entladungselektrode 32 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungs­ form wird somit, wenn eine Überspannung aufgebracht wird, die elek­ trische Feldstärke zwischen dem Rand 20a der Schicht und der inneren Oberfläche des Randes 32b der Entladungselektrode erhöht. Dies führt zu einer großen Anzahl von Elektronen und Ionen, die in dem sehr kleinen Spalt 21 emittiert werden, was eine schnellere Erzeugung einer Hauptentladung in der Entladungsstrecke 37 ermöglicht. Der sehr kleine Spalt 21 wird durch Schleifen, Glanzschleifen, Laserbearbeitung oder dergleichen ausgebildet, wobei dieser Vorgang im Anschluß an die Bildung der Schicht 20 auf der gesamten inneren Oberfläche des Ge­ häuses 34 erfolgt. Dies ermöglicht es, daß die Enden der Schicht 20 auf die erforderliche Breite geschnitten werden.

Obwohl nicht in den Zeichnungen dargestellt, wird eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden, die Teilchen oder Stücke mit Leitfä­ higkeitseigenschaften aufweisen, auf der Oberfläche der Schicht 20 zerstreut oder verteilt. Die Sekundär-Entladungsstrecken, die erheblich enger als die Entladungsstrecke 37 sind, sind sowohl zwischen den Sekundär-Entladungselektroden als auch zwischen den Sekundär-Entla­ dungselektroden und der inneren Oberfläche des Randes 32b der Entla­ dungselektrode ausgebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nunmehr eine vierte Ausführungs­ form eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei dieses Überspannungsschutz­ element in einem vertikalen Axialschnitt dargestellt ist. Aus Fig. 8 ergibt sich ein Querschnitt des Überspannungsschutzelements gemäß der Linie A-A nach Fig. 7. Bei dieser vierten Ausführungsform eines Über­ spannungsschutzelements 42 vom Entladungstyp ist die Basisausgestal­ tung identisch zu derjenigen der ersten Ausführungsform des Über­ spannungsschutzelement vom Entladungstyp, wie dies im vorangehenden beschrieben wurde. Dies bedeutet, daß ein Paar von Entladungselek­ troden 14, 14 an einem Ende mit Zuführungsleitungen 12, 12 verbunden ist, die parallel zueinander angeordnet sind, jedoch durch einen vorge­ schriebenen Abstand voneinander getrennt sind. Ferner ist eine Entla­ dungsstrecke 16 zwischen den Entladungselektroden ausgebildet. Diese Anordnung ist innerhalb eines abgedichteten Behälters 18 eingeschlossen und abgedichtet, der durch eine Glasröhre gebildet ist. Die Zuführungs­ leitungen 12, die von den Entladungselektroden 14 herkommen, werden wiederum nach außen auf die Außenseite des abgedichteten Behälters 18 herausgeführt. Bei der Entladungselektrode 14 ist eine Emitterschicht 14b vorgesehen, welche Bariumoxid oder dergleichen aufweist und welche die Oberfläche der Entladungselektrode 14 abdeckt, welche ein Metall mit guten Entladungseigenschaften, wie z. B. Nickel oder der­ gleichen, aufweist und welche in die Gestalt eines Schaftes oder einer Platte verarbeitet worden ist. Jede Zuführungsleitung 12 weist einen Dumet-Draht (einen aus einer Nickellegierung bestehenden Draht mit einer Kupferbeschichtung) oder dergleichen auf.

Innerhalb des abgedichteten Behälters 18 wird ein Entladungsgas, wie z. B. Edelgas, Stickstoffgas oder Schwefelhexafluoridgas eingeschlossen und abgedichtet. Die Schicht 20, die gute Kriech-Entladungseigenschaf­ ten sowie Nickeloxid oder dergleichen aufweist, bedeckt die innenseitige Oberfläche des abgedichteten Behälters 18. Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 wird nun erläutert, daß eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungs­ elektroden 22, welche Teilchen oder Stücke eines Metalls mit guten Entladungseigenschaften, wie z. B. Nickel aufweisen, auf der Oberfläche der Schicht 20 zerstreut oder verteilt sind, zumindest in dem Bereich zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12. Eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungsstrecken 24, welche erheblich enger sind als die Entladungs­ strecke 16 zwischen den Entladungselektroden 14, 14, ist sowohl zwi­ schen den Sekundär-Entladungselektroden 22 als auch zwischen der Zuführungsleitung 12 und den Sekundär-Entladungselektroden 22 ausge­ bildet.

Bei dem Überspannungsschutzelement 10 vom Entladungstyp gemäß der ersten Ausführungsform sind sehr kleine Spalte zwischen den Enden der Schicht 20 und den Zuführungsleitungen 12 angeordnet. Bei der vierten Ausführungsform des Überspannungsschutzelements 42 vom Entladungs­ typ ist dagegen ein Teil der Schicht 20 eliminiert, um eine Kerbe 44 zu bilden. Die Kerbe 44 ist bandförmig ausgebildet und weist eine Breite von 50 bis 300 Mikrometern auf. Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 wird erläutert, daß der Bereich der Schicht 20, der zwischen den Zuführungs­ leitungen 12, 12 angeordnet ist, etwa in der Mitte durch die Kerbe 44 geteilt ist. Der Bereich auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18, welcher der Kerbe 44 entspricht, weist eine sehr dünne Höhlung oder Ausnehmung 46 auf, die mit einer Tiefe von 20 Mikrome­ tern oder weniger ausgebildet ist.

Die Kerbe 44 wird dadurch ausgebildet, daß ein Strahl eines YAG-La­ sers von der Außenseite des abgedichteten Behälters 18 her im Anschluß an die Bildung der Schicht 20 und der Sekundär-Entladungselektroden 22 auf der Innenoberfläche des abgedichteten Behälters 18 hineingestrahlt wird. Der Laserstrahl verläuft durch das Glas des abgedichteten Be­ hälters 18 und erreicht die Schicht 20 auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18, wodurch die Schicht 20 verdampft wird. Durch Bewegen der Positionierung des Laserstrahls gemäß einem vor­ gegebenen Muster wird die bandförmige Kerbe 44 ausgebildet. Der Laserstrahl geht durch das Glas so hindurch, daß er nicht unmittelbar das Glas schmilzt, jedoch verursacht die Erwärmung und das Schmelzen der Schicht 20 aufgrund der Absorption der Laserenergie, daß die innere Oberfläche des abgedichteten Behälters 18 konkav wird. Infolgedessen wird eine Konkavität 46 gemäß einem Muster ausgebildet, welches demjenigen der Kerbe 44 angepaßt ist, und zwar in einer Position, wel­ che derjenigen der Kerbe 44 auf der inneren Oberfläche des abgedichte­ ten Behälters 18 entspricht.

Somit wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung eine Glasröhre oder dergleichen abgedichtet, um einen abgedichteten Behälter 18 zu schaffen, woraufhin ein Laserstrahl von der Außenseite hineingestrahlt wird, um einen Teil der Schicht 20 zu verdampfen, die auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18 ausgebildet ist. Dies er­ möglicht eine sehr leichte Ausbildung der Kerbe 44. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, eine Kerbe 44 in bereits vorhandenen Über­ spannungsschutzelementen vom Entladungstyp auszubilden, so daß dieses Verfahren dazu beitragen kann, bereits vorhandene, auf Lager gehaltene Überspannungsschutzelemente effektiv zu nutzen.

Die Kerbe 44 dient im wesentlichen als ein sehr kleiner Spalt und sie dient wie in der obigen Ausführungsform dazu, das Ansprechverhalten auf Überspannungen zu verbessern. Wenn eine Überspannung aufge­ bracht wird, dann wird die elektrische Feldstärke im Bereich der Kerbe 44 (welche einen sehr kleinen Spalt bildet) bedeutend erhöht und es wird eine große Anzahl von Elektronen und Ionen emittiert. Dies wirkt als ein Trigger und erzeugt rasch eine Flächen-Entladung in der Sekundär-Entladungsstrecke 24 und erzeugt ebenfalls rasch eine Bogenentladung im Bereich der Entladungsstrecke 16. Darüber hinaus ist eine Konkavität 46 auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18 in einer der Kerbe 44 entsprechenden Position ausgebildet. Dies verlängert den Kriechweg zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12, wodurch ebenfalls die Lebensdauer gegenüber wiederholt eintreffenden Überspannungen erhöht wird.

Bei der vierten Ausführungsform des Überspannungsschutzelements 42 vom Entladungstyp werden die Metallteilchen 26, welche als ein Materi­ al für die Sekundär-Entladungselektroden 22 dienen, in unvermeidbarer Weise in die Schicht 20 eingebettet und in diese Schicht hineingemischt, wenn die Sekundär-Entladungselektrode 22 ausgebildet wird. Jedoch wegen der Kerbe 44, die im Bereich quer zwischen den Zuführungslei­ tungen 12, 12 eingeschnitten ist, werden die Zuführungsleitungen 12, 12 voneinander isoliert gehalten. Infolgedessen vermeidet diese Ausfüh­ rungsform das bei dem Stand der Technik auftretende Problem, gemäß welchem ein geringer Isolationswiderstand zwischen den Zuführungs­ leitungen 12, 12 eine andauernde Kriech-Korona-Entladung zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12 während einer eintreffenden Über­ spannung verursacht, wodurch verhindert wird, daß eine Bogenentladung im Bereich der Entladestrecke 16 erzeugt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 wird nunmehr eine fünfte Ausfüh­ rungsform eines Überspannungsschutzelements 48 vom Entladungstyp im Rahmen der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei dieser Ausführungs­ form des Überspannungsschutzelementes 48 ist ein Paar von Entladungs­ elektroden 14, 14 einander gegenüberliegend angeordnet, so daß die Enden 14c, 14c der Entladungselektroden 14, 14 durch eine Entlade­ strecke 16 voneinander getrennt sind. Diese Anordnung wird gemeinsam mit einem Entladungsgas innerhalb eines abgedichteten Behälters 28 abgedichtet, der durch Abdichten der zwei offenen Enden einer Glas­ röhre gebildet ist. Zuführungenleitungen 12, 12 der Entladungselektro­ den 14, 14 erstrecken sich nach außen in Bezug auf den abgedichteten Behälter 28 in einander entgegengesetzten Richtungen. Die anderen Elemente gemäß dieser Ausgestaltung sind im wesentlichen identisch mit denjenigen der vierten Ausführungsform eines Überspannungsschutz­ elementes 42 vom Entladungstyp. Dies bedeutet, daß die innere Ober­ fläche des abgedichteten Behälters 28 mit einer Schicht 20 bedeckt ist, die ein Dielektrikum mit guten Kriech-Entladungseigenschaften, wie z. B. Nickeloxid oder dergleichen aufweist. Obwohl nicht aus den Zeichnun­ gen ersichtlich, ist eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden, die Teilchen aus leitfähigem Material, wie z. B. Nickel aufweisen, auf der Oberfläche der Schicht 20 verteilt oder zerstreut. Weiterhin sind Sekundär-Entladungsstrecken sowohl zwischen den Sekundär-Entladungs­ elektroden als auch zwischen der Zuführungsleitung 12 und den Se­ kundär-Entladungselektroden ausgebildet. Darüber hinaus wird durch Anwenden eines YAG-Laserstrahls von der Außenseite des abgedichteten Behälters 28 her entlang des Außenumfanges eine Kerbe 44 mit einer Breite von 50 bis 300 Mikrometern auf der Schicht 20 in der Weise ausgebildet, daß sie einen Kreis entlang des inneren Umfanges des abge­ dichteten Behälters 28 bildet. Die Kerbe 44 dient dazu, die Schicht 20 zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12 zu unterteilen. Ferner ist eine sehr dünne Konkavität 46 mit einer Tiefe von 20 Mikrometern oder weniger in einer Position ausgebildet, welche der Kerbe 44 auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 28 entspricht.

Bei der ersten Ausführungsform des Überspannungsschutzelements 10 vom Entladungstyp, bei der zweiten Ausführungsform des Über­ spannungsschutzelements 27 vom Entladungstyp, bei der vierten Ausfüh­ rungsform des Überspannungsschutzelements 42 vom Entladungstyp und bei der fünften Ausführungsform des Überspannungsschutzelements 48 vom Entladungstyp wird ein Emittermaterial auf der gesamten Ober­ fläche der Elektrodenbasen 14a mit Ausnahme eines kleinen Bereiches angeheftet. Dies bildet eine Emitterschicht 14b auf annähernd dem ge­ samten Bereich der Elektrodenbasen 14a. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird beispielsweise eine weitere Ausführungsform erläutert, nämlich die sechste Ausführungsform eines Überspannungsschutzelements 50 vom Entladungstyp. Bei dieser Ausgestaltung bedecken die Emitterschichten 14b, 14b lediglich die Enden 14c, 14c des Paares der Elektrodenbasen, wodurch Entladungselektroden 14, 14 gebildet werden. Zuführungslei­ tungen 12, 12, welche einen Dumet-Draht oder dergleichen aufweisen, stellen eine Verbindung zu den Basisenden 14d, 14d der freiliegenden Teile der Elektrodenbasen dar.

Bei dieser sechsten Ausführungsform eines Überspannungsschutzele­ ments 50 vom Entladungstyp wird ein Emittermaterial, wie z. B. Barium­ karbonat, lediglich an dem Ende 14c der Elektrodenbasis angeheftet und das Basisende 14d der Elektrodenbasis (das mit der Zuführungsleitung 12 verbundene Ende) wird freiliegend gelassen (der Bereich, an dem das Emittermaterial anhaftet), soll zwei Drittel der Gesamtlänge der Elek­ trodenbasis 14a von dem Ende 14c an betragen). Dieses Paar von Elek­ trodenbasen 14a, 14a, an denen das Emittermaterial lediglich an dem Ende 14c anhaftet, wird auf die Innenseite einer Glasröhre von der bodenseitigen Öffnung her eingesetzt, auf dieselbe Art und Weise, wie bereits im vorangehenden beschrieben. Diese Öffnung wird sodann zusammengedrückt und abgedichtet, wobei der mittlere Teil der Zufüh­ rungsleitungen 12, 12 fixiert wird. Es wird eine Erwärmung und eine Evakuierung ausgeführt, um das Bariumkarbonat in dem Emittermaterial thermisch zu ersetzen, wodurch die Emitterschichten 14b, 14b an den Enden 14c, 14c der Elektrodenbasen 14a, 14a gebildet werden. Die Schicht 20, welche hauptsächlich Nickeloxid enthält, wird auf der inne­ ren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18 ausgebildet. Wenn nun­ mehr auf die Fig. 12 Bezug genommen wird, so wird erläutert, daß eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden 22, welche Teilchen aus Nickel aufweisen, auf der Schicht 20 angeordnet ist, wodurch Sekundär-Entladungsstrecken 24 zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12 gebildet werden.

Im Rahmen der sechsten Ausführungsform eines Überspannungsschutz­ elements 50 vom Entladungstyp ist ein von einer Emitterschicht 14b befreiter, d. h. freiliegender Bereich 14e an dem unteren Ende der Elek­ trodenbasis 14a angeordnet, anstatt daß die Emitterschicht 14b über die Gesamtoberfläche der Elektrodenbasis 14a ausgebildet ist. Dieser freilie­ gende Bereich 14e liefert das Material, um die Schicht 20 und die Se­ kundär-Entladungselektroden 22 zu bilden. Somit kann die Schicht 20 mit einer angemessenen Stärke an dem unteren Ende der inneren Ober­ fläche des abgedichteten Behälters 18 ausgebildet werden, d. h. zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12. Ferner ermöglicht dies, daß die Se­ kundär-Entladungselektroden 22, auf der Schicht 20 mit einer angemesse­ nen Dichte angeordnet werden können.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird ferner erläutert, daß in dieser Zeichnung die Schicht 20 im Bereich der oberen Seite des abgedichteten Behälters 18 weggelassen worden ist, um die Schicht 20 hervorzuheben, die auf der unteren Seite ausgebildet ist. Jedoch ist die Schicht 20 eben­ falls im Bereich der oberen Seite des abgedichteten Behälters 18 ausge­ bildet.

Durch Bilden der Emitterschicht 14b auf der Elektrodenbasis 14a in Richtung zu dem Ende 14c hin ist es möglich, die Produktionskosten durch Einsparen des verhältnismäßig teuren Emittermaterials zu senken. Dies ergibt ebenfalls ein verbessertes Ansprechverhalten gegenüber Überspannung. Weil die Elektrodenbasis 14a als ein langer, dünner Schaft ausgebildet ist und die Zuführungsleitung 12 mit dem Basisende 14d der Elektrodenbasis 14a verbunden ist, ist die elektrische Feldstärke zwischen den Enden 14c, 14c der Elektrodenbasis durch den Randeffekt maximiert. Dies erleichtert die Erzeugung der Entladung zwischen den zwei Enden. Infolgedessen ergibt die Bildung der Emitterschicht 14b lediglich an den Enden 14c der Elektrodenbasen eine verhältnismäßig geringe Austrittsarbeit sowie eine geringe Entladungs-Zündspannung. Dies resultiert in einer schnelleren Zündung der Entladung zwischen den Enden 14c, 14c der Elektrodenbasis, verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der die Emitterschicht 14b über den gesamten Bereich der Elektrodenbasis 14a ausgebildet ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 13 wird nunmehr eine siebente Ausfüh­ rungsform eines Überspannungsschutzelementes 52 vom Entladungstyp im Rahmen der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei dieser Ausgestal­ tung ist wiederum ein Paar von Entladungselektroden 14, 14 einander gegenüberliegend angeordnet, so daß ihre Enden 14c, 14c durch eine Entladungsstrecke 16 voneinander getrennt sind. Diese Anordnung wird zusammen mit einem Entladungsgas in einem abgedichteten Behälter 28 angeordnet, der durch Abdichten einer Glasröhre mit zwei offenen En­ den ausgebildet wird. Zuführungsleitungen 12, 12 erstrecken sich in einander entgegengesetzten Richtungen von dem abgedichteten Behälter 28 aus. Im übrigen ist die Ausgestaltung im wesentlichen die gleiche wie diejenige bei der Ausführung des Überspannungsschutzelements 50 vom Entladungstyp. Das heißt, die Entladungselektroden 14 sind durch eine Emitterschicht 14b gebildet, welche lediglich die Seite der Elektrodenba­ sen in Richtung zu dem Ende 14c hin bedeckt. Die Basisenden 14d an dem freiliegenden Bereich der Elektrodenbasen sind mit Zuführungs­ leitungen 12 verbunden, welche einen Dumet-Draht oder dergleichen aufweisen. Die Schicht 20 ist aus Nickeloxid gebildet, welches als ein Dielektrikum dient, und es ist eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungs­ elektroden auf der Oberfläche der Schicht 20 zerstreut oder verteilt.

Bei der ersten Ausführungsform des Überspannungsschutzelements 10 vom Entladungstyp, bei der zweiten Ausführungsform des Über­ spannungsschutzelements 27 vom Entladungstyp, bei der vierten Ausfüh­ rungsform des Überspannungsschutzelements 42 vom Entladungstyp und bei der fünften Ausführungsform des Überspannungsschutzelements 48 vom Entladungstyp ist jeweils lediglich ein sehr kleiner Teil oder Be­ reich der Oberfläche der Elektrodenbasis 14a freiliegend und es werden im wesentlichen sehr kleine freiliegende Bereiche, beispielsweise auf­ grund einer ungleichmäßigen Aufbringung von Emittermaterial oder aufgrund von Spalten in der Emitterschicht 14b, dazu verwendet, um das Material für die Schicht 20 und die Sekundär-Entladungselektroden 22 zu liefern.

Es bedarf jedoch keiner Erwähnung, daß es möglich ist, auch bei diesen oben genannten Ausführungsformen über eine Entladungselektrode 14 mit einer Emitterschicht 14b zu verfügen, welche gerade auf der Seite der Elektrodenbasis 14a in Richtung zu dem Ende 14c hin ausgebildet ist, wobei der freiliegende Abschnitt 14e auf dem Basisende 14d ausge­ bildet ist. Dies liefert in angemessener Weise das Material zum Bilden der Schicht 20 und der Sekundär-Entladungselektroden 22.

Mit Hilfe genauer Einstellungen der verschiedenen, in das Verfahren zur Herstellung des Überspannungsschutzelements 50 vom Entladungstyp gemäß der sechsten Ausführungsform und des Überspannungsschutz­ elements 52 vom Entladungstyp gemäß der siebten Ausführungsform involvierten Bedingungen ist es möglich, dem Nickeloxid, welches der Hauptbestandteil in der Schicht 20 ist, Halbleitereigenschaften zu ver­ leihen (es ist bekannt, daß durch Einstellung der Temperaturen bei der Herstellung und dergleichen es möglich ist, die Kristallstruktur von Nickeloxid so zu ändern, daß es Halbleitereigenschaften annimmt.) Durch Einstellen verschiedener Bedingungen in dem Herstellungsver­ fahren in einer ähnlichen Art und Weise ist es in diesem Falle ferner wünschenswert, eine verhältnismäßig große Menge an Bariumoxid hinzu­ zufügen, welches die Emitterschicht auf der Innenseite der Schicht 20 aufbaut.

Falls dies ausgeführt wird, kann die Last zwischen den Dielektrika leichter aufrechterhalten werden, weil es eine Differenz in der Dielek­ trizitätskonstanten zwischen dem Glas in dem abgedichteten Behälter 18, 28 und dem Bariumoxid in der Schicht 20 gibt. Ferner kann, weil Bari­ umoxid einen starken photoelektrischen Effekt aufweist, eine hohe Last zwischen der Schicht 20 und der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters 18, 28 akkumuliert werden. Infolgedessen verursacht, wenn eine Überspannung oder ein Spannungsstoß, welche oder welcher bis über einen gewissen festgesetzten Pegel hinausgeht, über die Zufüh­ rungsleitung 12, 12 zu dem Überspannungsschutzelement 52 vom Entla­ dungstyp gemäß der siebten Ausführungsform oder zu dem Über­ spannungsschutzelement 50 vom Entladungstyp gemäß der sechsten Ausführungsform empfangen wird, der Halbleiter-Tunneleffekt, daß die wie oben erläuterte elektrische Last von der einen Zuführungsleitung 12 zu der anderen Zuführungsleitung 12 über das Nickeloxid in der Schicht 20 übertragen wird, welches Halbleitereigenschaften erworben hat. Sodann fließt der Strom zwischen den Zuführungsleitungen 12, 12, so daß die Überspannungsableitung oder -Löschung einsetzt. (Bei den Über­ spannungsschutzelementen 50 bzw. 52 gemäß der sechsten Ausführungs­ form bzw. der siebten Ausführungsform der Erfindung kann die Last in der Schicht 20 übertragen werden, weil die zwischen den Zuführungs­ leitungen 12, 12 angeordnete Schicht 20 nicht durch einen sehr kleinen Spalt 21 oder durch eine Kerbe 44 unterteilt ist).

Zur gleichen Zeit findet eine Kriech-Korona-Entladung an der Ober­ fläche der Schicht 20 statt und die Absorption oder Ableitung der Über­ spannung erfolgt ebenfalls durch diese Kriech-Korona-Entladung. Die Übertragung der Last in der Schicht 20 und die Kriech-Korona-Entla­ dung auf der Oberfläche der Schicht 20 führt zur Emission von Elek­ tronen und Ionen in dem abgedichteten Behälter 18, 28. Der Einsatz­ zündungseffekt dieser Elektronen und Ionen überträgt die Kriech-Koro­ na-Entladung über die Sekundär-Entladungsspalte oder -strecken 24 für eine kurze Zeitspanne, wodurch eine Flächen-Entladung erzeugt wird. Die Flächen-Entladung wird quer über die Entladungsstrecke 16 über­ tragen und letztendlich wird die Überspannung durch den hohen Strom der Bogenentladung abgeleitet (gelöscht).

Nachdem die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Be­ zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausfüh­ rungsformen beschränkt ist, sondern daß zahlreiche Abänderungen oder Modifikationen durch den Fachmann vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (14)

1. Überspannungsschutzelement (10) vom Entladungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Mehrzahl von Entladungselektroden (14), die mit Zuführungs­ leitungen (12) verbunden sind, innerhalb eines abgedichteten Behälters (18), der mit einem Entladungsgas gefüllt ist, einander gegenüberliegend angeordnet ist, wodurch Entladungsstrecken zwischen den Entladungs­ elektroden gebildet sind;
• - die Zuführungsleitungen (12) von den Entladungselektroden (14) durch den abgedichteten Behälter (18) in der Weise geführt sind, daß sich die Zuführungsleitungen (12) nach außen erstrecken;
• - eine Schicht (20) mit guten Kriechentladungseigenschaften auf einer inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters (18) zumindest zwischen den Zuführungsleitungen (12) vorgesehen ist, wobei diese Schicht (20) aus einem Material gebildet ist, welches bei den Entladungselektroden (14) verwendet ist; und
• - ein sehr kleiner Spalt (21) zwischen den Zuführungsleitungen (12) und einem Ende der Schicht (20) gebildet ist.

2. Überspannungsschutzelement (42) vom Entladungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Mehrzahl von Entladungselektroden (14), die mit Zuführungs­ drähten (12) verbunden sind, innerhalb eines abgedichteten Behälters (18), der mit einem Entladungsgas gefüllt ist, einander gegenüberliegend angeordnet ist, wodurch Entladungsstrecken zwischen den Entladungs­ elektroden (14) gebildet sind;
• - die Zuführungsdrähte (12) von den Entladungselektroden (14) durch den abgedichteten Behälter (18) hindurchgeführt sind, so daß die Zufüh­ rungsdrähte (12) sich nach außen erstrecken;
• - eine Schicht (20) mit guten Kriechentladungseigenschaften auf einer inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters (18) zumindest zwischen den Zuführungsdrähten (12) ausgebildet ist, wobei diese Schicht (20) aus einem Material gebildet ist, das bei den Entladungselektroden (14) ver­ wendet ist; und
• - eine von einem Teil der Schicht (20) ausgeschnittene Kerbe (44) auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters (18) zumindest zwi­ schen den Zuführungsdrähten (12) ausgebildet ist.

3. Überspannungsschutzelement (42) vom Entladungstyp nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konkavität (46) an einer Position ausgebildet ist, die der Kerbe (44) auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters (18) ent­ spricht.

4. Überspannungsschutzelement (42) vom Entladungstyp nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (44) bandförmig in einem in Querrichtung zwischen den Zuführungsdrähten (12) befindlichen Bereich herausgeschnitten ist und eine Breite von 50 bis 300 Mikrometer aufweist.

5. Überspannungsschutzelement (10, 42) vom Entladungstyp nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von leitfähigen Sekundär-Entladungselektroden (22) aus einem Material ausgebildet ist, das bei den Entladungselektroden (14) verwendet ist, und daß diese Mehrzahl von Sekundär-Entladungs­ elektroden (22) auf einer Oberfläche der Schicht (20) verteilt ist, wo­ durch sekundäre Entladungsstrecken zwischen den Zuführungsleitungen oder -drähten (14) ausgebildet sind und enger als die Entladungsstrecke sind.

6. Überspannungsschutzelement (50) vom Entladungstyp gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Entladungselektrode (14) eine Emitterschicht (14b) aufweist, die auf einer Oberfläche einer schaftförmigen Elektrodenbasis (14a) ausge­ bildet ist, die mit einem Zuführungsdraht (12) verbunden ist, und daß die Emitterschicht auf einer Oberfläche der Elektrodenbasis (14a) auf einer Seite ausgebildet ist, die näher zu einer Spitze der Elektrodenbasis hin liegt; und daß
• - ein freigelegter Bereich (14e) auf der Oberfläche der Elektrodenbasis (14a) dort ausgebildet ist, wo die Emitterschicht in Richtung zu einem Ende (14d) hin abwesend ist, welches mit dem Zuführungsdraht (12) verbunden ist.

7. Überspannungsschutzelement (50) vom Entladungstyp gemäß An­ spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der freigelegte Bereich (14e) ein Drittel oder mehr der Gesamtlänge der Elektrodenbasis (14a) einnimmt.

8. Überspannungsschutzelement (10, 42, 50) vom Entladungstyp ge­ mäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Elektrodenbasis (14a) und die Sekundär-Entladungselektrode (22) Nickel aufweisen und daß die Schicht (20) hauptsächlich Nickeloxid aufweist.

9. Überspannungsschutzelement (10, 42, 50) vom Entladungstyp gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Entladungselektroden (14) in der Weise angeordnet sind, daß ihre Körper parallel zueinander verlaufen und daß sie durch eine Entladungs­ strecke (16) voneinander getrennt sind; und
• - daß die Zuführungsdrähte (12) der Entladungselektroden (14) sich von dem abgedichteten Behälter (18) aus in einer einzigen Richtung er­ strecken.

10. Überspannungsschutzelement (27) vom Entladungstyp gemäß An­ spruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungselektroden (14) in der Weise angeordnet sind, daß ihre Körper parallel zueinander verlaufen und daß sie durch eine Entla­ dungsstrecke (16) voneinander getrennt sind; und daß

• - die Zuführungsdrähte (12) der Entladungselektroden (14) sich von dem abgedichteten Behälter (18) aus in entgegengesetzten Richtungen erstrecken.

11. Überspannungsschutzelement (30) vom Entladungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein abgedichteter Behälter (36) durch ein Gehäuse (34) gebildet ist, welches zwei offene Enden aufweist, wobei jedes Ende mit einer Entla­ dungselektrode (32) verbunden ist, die ebenfalls als eine Abdeckung für das jeweilige Gehäuse-Ende dient;
• - eine Entladungsstrecke (37) zwischen den Enden der Entladungselek­ troden (32) innerhalb des abgedichteten Behälters (36) ausgebildet ist;
• - der abgedichtete Behälter (36) mit einem Entladungsgas gefüllt ist;
• - eine Schicht (20) mit guten Kriechentladungseigenschaften auf einer inneren Oberfläche des Gehäuses (34) ausgebildet ist; und
• - ein sehr kleiner Spalt (21) zwischen der Entladungselektrode (32) und einem Ende (20a) der Schicht (20) ausgebildet ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Mehrzahl von Entladungselektroden, die mit Zuführungsleitungen verbunden werden, einander gegenüberliegend innerhalb eines abgedich­ teten Behälters angeordnet werden, der mit einem Entladungsgas gefüllt wird, wodurch Entladungsstrecken zwischen den Entladungselektroden gebildet werden;
die Zuführungsleitungen von den Entladungselektroden durch den abge­ dichteten Behälter hindurch geführt werden, so daß sich die Zuführungs­ leitungen nach auswärts erstrecken;
eine Schicht mit guten Kriechentladungseigenschaften auf einer inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters zumindest zwischen den Zufüh­ rungsleitungen ausgebildet wird;
ein sehr kleiner Spalt zwischen den Zuführungsleitungen und einem Ende der Schicht ausgebildet wird;
die Entladungselektrode innerhalb einer drucklosen Stickstoffatmosphäre erwärmt wird, so daß ein die Entladungselektrode aufbauendes Material schmilzt, sich verteilt und oxidiert;
durch das oxidierte Material eine innere Oberfläche des abgedichteten Behälters bedeckt wird, wodurch die Schicht gebildet wird; und
die innere Oberfläche des abgedichteten Behälters in einem Bereich geschmolzen wird, wo die Zuführungsleitung verbunden wird, wodurch verhindert wird, daß das oxidierte Material an einer Oberfläche des verbindenden Bereiches anhaftet, wobei der sehr kleine Spalt gebildet wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzelementes vom Entladungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Mehrzahl von Entladungselektroden, die mit Zuführungsleitungen verbunden werden, einander gegenüberliegend innerhalb eines abgedich­ teten Glasbehälters angeordnet werden, der mit einem Entladungsgas gefüllt wird, wodurch Entladungsspalte zwischen den Entladungselek­ troden gebildet werden;
die Zuführungsleitungen von den Entladungselektroden durch den abge­ dichteten Behälter hindurchgeführt werden, so daß die Zuführungsleitun­ gen sich nach auswärts erstrecken;
eine Schicht mit guten Kriechentladungseigenschaften auf einer inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters zumindestens zwischen den Zuführungsleitungen ausgebildet wird;
eine Kerbe, die von einem Teil der Schicht eliminiert wird, auf einer inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters zumindest zwischen den Zuführungsleitungen ausgebildet wird;
die Entladungselektrode in einer drucklosen Stickstoffatmosphäre er­ wärmt wird, so daß ein die Entladungselektrode aufbauendes Material schmilzt, sich verteilt und oxidiert;
mit dem oxidierten Material eine innere Oberfläche des abgedichteten Behälters bedeckt wird, wodurch die Schicht gebildet wird; und
ein Laserstrahl von der Außenseite des abgedichteten Behälters aus angewendet wird, um einen Teil der Schicht zu verdampfen, die auf der inneren Oberfläche des abgedichteten Behälters ausgebildet ist, wodurch die Kerbe gebildet wird.

14. Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzelements vom Entladungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Emittermaterial auf eine Oberfläche einer Mehrzahl von schaftför­ migen Elektrodenbasen aufgebracht wird, die mit Zuführungsleitungen verbunden werden;
die Elektrodenbasen innerhalb eines Behälters in der Weise angeordnet werden, daß die Basen aufeinanderzu weisen, und daß sie durch eine Entladungsstrecke getrennt werden;
ein mittlerer Abschnitt der Zuführungsleitungen an dem Behälter be­ festigt wird und ein Ende der Zuführungsleitungen aus dem Behälter heraus geführt wird;
Wärme angewendet wird und eine Evakuierung der Inhalte des Behälters ausgeführt wird;
das Emittermaterial durch Wärmeanwendung thermisch zersetzt wird, wodurch eine Emitterschicht auf einer Oberfläche der Elektrodenbasen ausgebildet wird, und daß die Oberfläche der Elektrodenbasis durch Wärmeanwendung geschmolzen wird;
durch den Schritt der Evakuierung eine Druckverminderung verursacht wird, wodurch das die Elektrodenbasen aufbauende Material verteilt wird;
das von den Elektrodenbasen verteilte Material, welches während des Verteilens oxidiert wird, an der inneren Oberfläche des Behälters ange­ haftet wird, wodurch eine Schicht auf der inneren Oberfläche des Be­ hälters zumindest zwischen den Zuführungsleitungen ausgebildet wird;
das während des Verteilens nichtoxidierende Material eine Mehrzahl von Sekundär-Entladungselektroden bildet, welche Teilchen oder Stücke auf­ weisen, die auf einer Oberfläche der Schicht verteilt werden;
wodurch Sekundär-Entladungsstrecken zwischen den Zuführungsleitun­ gen ausgebildet werden, welche enger als die Entladungsstrecke sind;
der Behälter mit einem Entladungsgas gefüllt und abgedichtet wird;
das Emittermaterial an einem Ende der Elektrodenbasis angeheftet wird, um die Emitterschicht zu bilden;
das Emittermaterial auf einer Oberfläche an einem Ende der Elektroden­ basis, welches mit einer Zuführungsleitung verbunden ist, weggelassen wird, wodurch ein freiliegender Bereich ausgebildet wird;
und daß durch Wärmeanwendung und Evakuierung die Oberfläche des freiliegenden Bereiches geschmolzen und verteilt wird, wodurch die Schicht und die Sekundärelektroden gebildet werden.