DE2135916A1

DE2135916A1 - Thermistor für hohe Temperaturen

Info

Publication number: DE2135916A1
Application number: DE19712135916
Authority: DE
Inventors: Takeshi Takatsuki; Matsuoka Michio Hirakata; Iida Yoshio Suita; Matsuura Mikio Neyagawa; Osaka Masuyama (Japan). P
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-07-15
Filing date: 1971-07-14
Publication date: 1972-03-16
Also published as: NL155673B; FR2101666A5; US3767597A; CA977957A; GB1363516A; NL7109732A

Description

M 3002

PATENTANWÄLTE Or.-Ing. HAHS RUSCHKE DipUng.HCiNZ AGULAR

BERLIN 33

·■

Matsushita Electric Industrial Company, Ltd., Kadoma, Osaka, Japan

Thermistor für hohe Temperaturen

Die Erfindung betrifft Massen für bei hohen Temperaturen arbeitende Thermistoren, insbesondere Massen, deren Hauptbestandteil Zinkoxid ist.

Ein Thermistor ist ein Widerstand, dessen elektrischer Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, und der zur Messung der Temperatur gewöhnlich in einem Bereich von Raumtemperatur bis etwa 200° C verwendet wird. Ein solcher Thermistor enthält eine Masse aus z.B. Nickeloxid, Kobaltoxid, Manganoxid, Eisenoxid und/oder Chromoxid. Die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes des Thermistors wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

TTJ TJ

R₁ = Rp exp. U ψ-)»

χ d. X₁ I₂

worin R, einen elektrischen Widerstand bei T₁ ⁰K, R₂ einen elektrischen Widerstand bei T₂ °K und B eine Konstante, die

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der B-Wert genannt wird, bedeuten. Höhere B-Werte ergeben eine grössere Veränderung des elektrischen Widerstandes mit der Temperatur. Die bisher üblichen Thermistoren sind hauptsächlich zur Verwendung in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis etwa 200 C bestimmt, da sie keinen ausreichend hohen Temperaturkoeffizienten des spezifischen elektrischen Widerstandes bei hoher Temperatur besitzen. Neuere Portschritte in der Technik der Regelvorrichtungen haben Thermistoren notwendig gemacht, die in einem höheren Temperaturbereich, z.B. 100 bis 300° C, 20ObLs 500° C, 300 bis 600° C usw. betriebsfähig sind.

fc Ziel der Erfindung ist daher eine Masse zur Verwendung in einem Thermistor für hohe Temperaturen.

In der beigefügten Zeichnung ist

Fig. 1 ein Querschnitt eines erfindungsgemässen Thermistors für hohe Temperaturen in Form einer Scheibe;

Fig. 2 ein Querschnitt eines erfindungsgemässen Thermistors für hohe Temperaturen in Kugelform;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes eines Thermistors für " hohe Temperaturen zeigt, der eine Masse aus Zinkoxid und

Antimonoxid gemäss der Erfindung enthält;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes eines Thermistors für hohe Temperaturen zeigt, der eine Masse aus Zinkoxid und Bleioxid gemäss der Erfindung enthält; und

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die Temperaturabhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes efcnes Thermistors für hohe Temperaturen zeigt, der eine Masse aus Zinkoxid und Bariumoxid gemäss der Erfindung enthält.

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Vor der genauen Beschreibung der erfindungsgemassen Massen für bei hohen Temperaturen arbeitende Thermistoren wird deren Bauweise unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert, in der die Bezugsziffer einen Thermistor für hohe Temperaturen als Ganzes bezeichnet, der einen gesinterten Körper 1 aus einer erfindungsgemassen Masse aufweist. Der gesinterte Körper 1 wird in einer nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt und mit zwei Elektroden 2 und 3 versehen. Die Drähte 5 bzw'. 6 sind leitend mit den Elektroden 2 bzw. 3 verbunden, und zwar mit Hilfe einer Verbindung 4, beispielsweise eines Lötmetalles oder dgl.

Eine weitere Ausführungsform eines Thermistors für hohe.Temperaturen gemäss der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, in der gleiche Bezugsziffern gleiche Bauteile wie in Fig. 1 erläutern. Ein gesinterter Körper 1 besitzt zwei fest eingeführte Drähte 7 bzw. 8. Das Einführen der Drähte 7 und 8 geschieht mit Hilfe der in der Thermistortechnik üblichen Arbeitsweise. Erforderlichenfalls kann der gesinterte Körper 1 mittels eines geeigneten Verfahrens in ein Glasrohr eingeschlossen werden.

Es wurde nun gefunden, dass man einen Thermistor mit hohem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes erhält, indem man einen gesinterten Körper aus einer Masse verwendet, die im wesentlichen aus Zinkoxid (ZnO) als erstem Bestandteil und nicht weniger als 0,005 Mol.-# an Antimonoxid (Sb₃O^), Bleioxid (PbO) oder Bariumoxid (BaO) als zweitem Bestandteil besteht. Obgleich ein gesinterter Körper aus reinem Zinkoxid einen niedrigen, spezifischen elektrischen Widerstand und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes besitzt, erzielt man durch Einführung des zweiten Bestandteils in einer Menge von nicht weniger als 0,005 Mol.-$ eine Erhöhung des spezifischen Widerstandes und seines Ternperaturkoeffizienten. Die obere Grenze der Menge des zweiten Bestandteils liegt bei 50 Mol.-$. Eine Anwendung von mehl' als 50 Mol.-# des zweiten Bestandteils besitzt den Nachteil, dass der gesinterte Körper unstabil gegenüber Feuchtigkeit, dem Kohlendioxidgehalt der Luft und der Wärmezufuhr bei der Temperaturmessung '"wird.

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Eine Masse für bei hohen Temperaturen arbeitende Thermistoren besteht gemäss der Erfindung im wesentlichen aus 50,000 bis 99*995 MoI-Ji Zinkoxid und 0,005 bis 50,000 Mol-Ji eines der Oxide Antimonoxid, Bleioxid oder Bariumoxid.

Die Menge des zweiten Bestandteils wird entsprechend dem gewünschten Temperaturbereich geregelt. Eine grossere Menge des zweiten Bestandteils erhöht den spezifischen elektrischen Widerstand.

Der gesinterte Körper 1 kann gemäss an sich bekannten Arbeitsweisen zur Keramikherstellung erzeugt werden. Die zu sinternden Materialien mit der erfindungsgemässen Zusammensetzung werden feucht oder trocken zu einem homogenen Gemisch vermischt. Die Gemische werden getrocknet, in einer Pressform bei einem Druck von 100 bis 1000 kg/cm in die gewünschte Form gepresst. Die gepressten Körper werden in Luft bei 1000 bis l400° C 1 bis 3 Stunden lang gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur etwa I5 - 350° C abkühlen gelassen.

Es werden solche Ausgangsmats'iallen verwendet, die bei der Sintertemperatur in die Oxide übergehen, z.B. Carbonate, Hydroxide usw.

Ein Thermistor für hohe Temperaturen in Kugelform £annhergestellt werden, indem man eine Aufschlämmung einer gegebenen Masse gemäss der Erfindung verwendet. Die Aufschlämmung enthält vorzugsweise ein Bindemittel wie Polyvinylalkohol und wird zu einer Kugel- geformt. Zwei Drähte aus "einem inerten Metall wie z.B_(i -Platin werden in die Kugel eingeführt» Die Kugel mit den Drähten wird in ähnlicher Weise wie oben getrocknet und gesintert. Nach dem Sintern sind die beiden Drähte fest in der Kugel verankert und befinden sich in elektrisch leitendem Kontakt mit der gesinterten Kugel,

be-Die folgenden Beispiele sollen/vorzugte Ausführungsformen der Erfindung weiter erläutern, die Erfindung jedoch nicht auf diese beschränken.

Beispiel 1

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Mischungen aus Zinkoxid und Antimonoxid in den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden 5 Stunden lang auf einer Nass, mühle vermischt.

	Tabelle 1	Mc	ZnO .	Dl -%	Sb₂O₃
		99,99 95,00 51,00	0,01 5,00 49,00
Masse
Nr.
1 2

Die Gemische wurden getrocknet und in Pressformen zu Scheiben mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 2 mm beieinem Druck von 500 kg/cm gepresst. Die Scheiben wurden in Luft eine Stunde lang auf 1350° C erhitzt und im Ofen auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Die gesinterten Scheiben besassen einen Durchmesser von 8 mm und eine Dicke von 1,5 mm.

Die gesinterten Scheiben wurden auf beiden Seiten durch Auftragen einer geeigneten Silberfarbe und Brennen bei 800° C mit Elektroden versehen. Zwei Pt-Drähte wurdenmittels derselben Silberfarbe an den Elektroden befestigt. Die erhaltenen Scheiben zeigten die in Pig. 3 dargestellte Abhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes von der Temperatur, wobei die Bezugsziffern die entsprechenden Massen gemäss Tabelle 1 bezeichnen.

Beispiel 2

In ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 wurden Thermistoren für hphe Temperaturen mit den in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen

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hergestellt,

	Tabelle 2	ί	ZnO	PbO
		99,99 8o,oo 51,00	0,01 20,00 49,00
Masse
Nr.
4 5 6

Die erhaltenen Thermistoren zeigen die in Pig. 4 dargestellte Abhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes von der Temperatur, wobei die Bezugsziffern die entsprechenden Massen gemäss Tabelle 2 bedeuten.

Beispiel 3

Die in Tabelle 3 angegebenen Massen für Thermistoren für hohe Temperaturen wurden wie in Beispiel 1 hergestellt.

	Tabelle 3	M<	ZnO	BaO
		99,99 95,00 51,00	0,01 5,00 49,00
Masse
Nr.
7 8 9

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Die erhaltenen Thermistoren zeigten die in Pig. 5 dargestellte Abhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes von der Temperatur, wobei die Bezugsziffern die entsprechenden Massen gemäss Tabelle 3 bedeuten.

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentans prü ehe:

Masse für bei hohen Temperaturen arbeitende Thermistoren, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 50,000 bis 99,995 Mol-$ Zinkoxid und 0,005 bis 50,000 Mol-# eines der Oxide Bleioxid, Antimonoxid oder Bariumoxid besteht.
2. Masse für bei hohen Temperaturen arbeitende Thermistoren, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 50,000 bis 99,995 Mol-# Zinkoxid und 0,005 bis 50,000 Mol-# Bleioxid besteht,
j5. Masse für bei hohen Temperaturen arbeitende Thermistoren, dadurchgekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 50,000 bis 99,995 Mol-# Zinkoxid und 0,005 bis 50,000 Mol-# Antimonoxid besteht,
4. Masse für bei hohen Temperaturen arbeitende Thermistoren, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 50,000 bis 99*995 Mol-# Zinkoxid und 0,005 bis 50,000 Mol-# Bariumoxid besteht.

Me./Br.

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