DE2310440C3 - Voltage dependent resistance - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen spannung;üabhängigen Widerstand, bestehend aus einem gesinterten Widerstandskörper mit einer Zusammensetzung, die als Hauptbestandteil Zinkoxid (ZnO) und als Zusätze in der Größenordnung von jeweils wenigen Molprozent Wismutoxid (B12O3), Antimonoxid (Sb2O:i) und eine Kobaltverbindung aufweist, und mit an den gegenüberliegenden Oberflächen des Widerstandskörper angebrachten Elektroden.The invention relates to a voltage dependent Resistor consisting of a sintered resistor body with a composition known as Main component zinc oxide (ZnO) and as additives in the order of magnitude of a few mol percent each Bismuth oxide (B12O3), antimony oxide (Sb2O: i) and a Has cobalt compound, and attached to the opposing surfaces of the resistor body Electrodes.
Ein derartiger Widerstand, dessen Nichtlinearität auf die Masse selbst zurückzuführen ist, ist aus der DT-OS 02 452 bekannt.Such a resistor, the non-linearity of which is due to the mass itself, is from the DT-OS 02 452 known.
Ferner sind zahlreiche spannungsabhängige Widerstände, wie z. B. Siliciumcarbidvaristoren, Selengleichrichter und Germanium- oder Silicium-p-n-flächengleichrichter, in großem Umfang zur Stabilisierung der Spannung oder des Stroms von elektrischen Stromkreisen oder zur Unterdrückung von in elektrischen Stromkreisen induzierter, abnorm hoher Überspannung verwendet worden. Die elektrischen Eigenschaften eines solchen spannungsnichtlinearen V/iderstandes werden durch die GleichungFurthermore, there are numerous voltage-dependent resistances, such as B. silicon carbide varistors, selenium rectifiers and germanium or silicon p-n surface rectifiers, widely used to stabilize the voltage or current of electrical circuits or to suppress abnormally high overvoltage induced in electrical circuits been used. The electrical properties of such a voltage-nonlinear V / resistance are given by the equation
(1)(1)
beschrieben, in der V die Spannung über dem Widerstand, / der durch den Widerstand fließende Strom, C eine Konstante, die der Spannung bei einem •eeebenen Strom entsDricht, und der Exponent η ein Zahlenwert größer als 1 ist Der Wert für π wird nach der folgenden Gleichung berechnet:described in which V is the voltage across the resistor / the current flowing through the resistor, C is a constant which entsDricht voltage at a • eeebenen current, and the exponent η is a numerical value greater than 1. The value of π, after calculated using the following equation:
η =η =
1Og1 1Og 1
in der Vi und Vi die Spannungen bei gegebenen Strömen /1 und k sind. Der geeignete Wert für C hängt von der Art der Anwendung ab, für die der Widerstand eingesetzt werden solL Im allgemeinen soll der Exponent η so groß wie möglich sein.where Vi and Vi are the voltages at given currents / 1 and k . The appropriate value for C depends on the type of application for which the resistor is to be used. In general, the exponent η should be as large as possible.
Spannungsabhängige Widerstände, die gesinterte Körper aus Zinkoxid mit Zusätzen oder ohne Zusätze und an den Körpern angebrachte nichtohmsche Elektroden enthalten, sind schon beschrieben worden, wie den US-Patentschriften 34 96 512, 35 70 002 und 35 03 029 zu entnehmen ist Die Nichtlinearität solcher Varistoren ist auf die Grenzschicht zwischen dem gesinterten Körper aus Zinkoxid mit Zusätzen oder ohne Zusätze und die Silberfarbelektrode zurückzuführen ijnd wird hauptsächlich durch Änderung der Zusammensetzung des gesinterten Körpers und der Silberfarbelektrode reguliert Daher ist es nicht einfach, die Konstante C innerhalb eines großen Bereichs einzustellen, nachdem der gesinterte Körper hergestellt worden ist. In gleicher Weise ist es bei Varistoren, die Germanium- oder Silicium-p-n-flächengleichrichter aufweisen, schwierig, die Konstante C innerhalb eines großen Bereiches festzulegen, weil die Nichtlinearität dieser Varistoren nicht auf der Masse selbst, sondern auf dem p-n-Übergang beruhtVoltage-dependent resistors, which contain sintered bodies made of zinc oxide with or without additives and non-ohmic electrodes attached to the bodies, have already been described, as can be seen in US Patents 34 96 512, 35 70 002 and 35 03 029. The non-linearity of such varistors is due to the interface between the sintered body of zinc oxide with additives or without additives and the silver color electrode and is mainly regulated by changing the composition of the sintered body and the silver color electrode. Therefore, it is not easy to set the constant C within a wide range after the sintered body has been produced. In the same way, with varistors that have germanium or silicon pn surface rectifiers, it is difficult to set the constant C within a large range because the non-linearity of these varistors is not based on the ground itself, but on the pn junction
Andererseits weisen die Siliciumcarbidvaristoren eine Nichtlinearität auf, die auf den Kontakten unter den einzelnen Siliciumcarbidkörnchen, die durch ein keramisches Bindemittel miteinander gebunden sind, d. h. auf der Masse selbst beruht, und wird der C-Wert durch Änderung einer Dimension in der Richtung, in der der Strom durch den Varistor fließt, reguliert. Außerdem haben die Siliciumcarbidvaristoren einen hohen Überspannungswiderstand und sind als wirksames Element von Überspannungsableitern geeignet. Die wirksamen Elemente werden im allgemeinen so angewendet, daß sie in Reihe mit Entladungsfunkenstrecken geschaltet sind und der Grad der Entladespannung und des nachfolgenden Stroms bestimmt ist. Die Siliciumcarbidvaristoren weisen jedoch einen relativ niedrigen n- Wert, der von 3 bis 7 reicht, auf, was zu einer geringen Ableitung des Überspannungsstoßes oder zu einer Erhöhung des nachfolgenden Stroms führt. Ferner reagieren die Ableiter, die Entladungsfunkenstrecken als Komponenten enthalten, nicht sofort auf einen Spannungsstoß mit sehr kurzer Anstiegdauer, wie z. B. unter 1 /is. Es ist wünschenswert, daß der Ableiter den Überspannungsstoß ableitet und den nachfolgenden Strom auf einem so geringen Grad wie möglich hält und sofort auf Stoßspannung reagiertOn the other hand, the silicon carbide varistors have a nonlinearity based on the contacts among the individual silicon carbide grains bonded to each other by a ceramic binder, that is, on the mass itself, and the C value is determined by changing a dimension in the direction in which the Current flowing through the varistor is regulated. In addition, the silicon carbide varistors have a high surge resistance and are useful as an effective element of surge arresters. The effective elements are generally applied in such a way that they are connected in series with discharge spark gaps and the degree of the discharge voltage and the subsequent current is determined. The silicon carbide varistors, however, have a relatively low n- value, ranging from 3 to 7, which results in a small dissipation of the surge voltage or an increase in the subsequent current. Furthermore, the arresters, which contain discharge spark gaps as components, do not react immediately to a voltage surge with a very short rise time, such as. B. under 1 / is. It is desirable that the arrester divert the surge voltage and keep the subsequent current to as low a level as possible and respond promptly to surge voltage
Die deutsche Patentschrift 8 50 916 beschreibt ein Widerstandsmaterial aus Siliciumcarbid und einem Bindemittel aus Porzellan. Nach der DT-PS 7 03 094 ist einem spannungsabhängigen Widerstand am Siliciumcarbid Borcarbid zugesetzt.The German patent 8 50 916 describes a resistor material made of silicon carbide and a Porcelain binders. According to DT-PS 7 03 094 there is a voltage-dependent resistor on silicon carbide Boron carbide added.
Es sind andererseits spannungsabhängige Widerstände vom Massentyp bekannt, die einen gesinterten Körper aus Zinkoxid mit Zusätzen aus Wismutoxid und Antimonoxid und/oder Manganoxid enthalten (US-Patentschrift 36 63 458). Bei diesen Zinkoxidvaristoren vom Massentyp ist die Konstante Cdurch Änderung des Abstands zwischen den Elektroden steuerbar. Diese Zinkoxidvaristoren haben eine ausgezeichnete Nichtli-On the other hand, there are known bulk type voltage-dependent resistors which have a sintered Body made of zinc oxide with additives of bismuth oxide and antimony oxide and / or manganese oxide contain (US patent 36 63 458). In these bulk type zinc oxide varistors, the constant C is determined by changing the The distance between the electrodes can be controlled. These zinc oxide varistors have an excellent non-li-
learität bei einem λ-Wert über 10 in einem Stromdichtebereich unter 10 A/cm2. Bei einer Stromdichte über [0 A/cm2 sinkt jedoch der n-Wert auf einei Wert unter 10 ab. Die Ableitung der Leistung für die StromstoB-energie zeigt einen relativ niedrigen Wert im Vergleich mit dem des herkömmlichen Siliciumcarbidableiters, so daß die relative Änderung der Konstanten 20% überschreitet, nachdem zwei Standardüberspannungsstöße von 4 · 10 ^s in Wellenform mit einem Höchststrom von 1500 A/cm2 an den genannten Zinkoxidvari- ι ο stör vom Massentyp angelegt wurden. Es ist noch ein anderer Zinkoxidvaristor vom Massentyp bekannt, der als Zusatz Manganfluorid enthält, wie der US-Patentschrift 36 42 664 zu entnehmen ist Dieser Varistor zeigt eine ausgezeichnete Nichtünearität, doch ist er, wenn er als Ableiterelement eingesetzt wird, gegen einen Stromstoß empfindlich. Die NichtlinearHt des Varistors verschlechtert sich leicht bei einem Stromstoß von 100 A/cm2.learity with a λ value above 10 in a current density range below 10 A / cm 2 . At a current density above [0 A / cm 2 , however, the n-value drops to a value below 10. The derivative of the power for the surge energy shows a relatively low value compared with that of the conventional silicon carbide arrester, so that the relative change in the constants exceeds 20% after two standard surge surges of 4 · 10 ^ s in wave form with a maximum current of 1500 A. / cm 2 were applied to the mentioned zinc oxide variant ι ο sturgeon of the mass type. Another bulk type zinc oxide varistor containing manganese fluoride as an additive is known as disclosed in U.S. Patent 3,642,664. The non-linearity of the varistor deteriorates slightly with a current surge of 100 A / cm 2 .
Ferner ist aus der DT-OS 20 21 983 ein spannungsabhängiger Widerstand bekanntgeworden, zu dessen Hauptbestandteil Zinkoxid, Manganfluorid hinzugefügt ist.Furthermore, from DT-OS 20 21 983 a voltage-dependent one Resistance became known, to whose main constituent zinc oxide, manganese fluoride was added is.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen spannungsabhängigen Widerstand der eingangs genannten Art im Hinblick auf einen hohen n-Wert auch in einem Bereich der Stromdichte über 10 A/cm2 zu verbessern und dahingehend, daß damit der Bau von Spannungsableitern mit kürzeren Ansprechzeiten ermöglicht wird.The object of the invention is to improve a voltage-dependent resistor of the type mentioned with regard to a high n-value also in a range of current density above 10 A / cm 2 and to the effect that the construction of voltage arresters with shorter response times is made possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der gesinterte Widerstandskörper 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (B12O3), 0,05 bis 3,0 Molprozent Antimonoxid (Sb2Cb) und 0,1 bis 3,0 Kobaltfluorid (C0F2) enthält.According to the invention this object is achieved in that the sintered resistance body 0.1 to 3.0 Mole percent bismuth oxide (B12O3), 0.05 to 3.0 mole percent Contains antimony oxide (Sb2Cb) and 0.1 to 3.0 cobalt fluoride (C0F2).
Durch die Erfindung wird erreicht, daß der spannungsabhängige Widerstand gegenüber Stromstößen sehr widerstandsfähig ist und daß er einen hohen Wert des Exponenten n, d. h. hoher Spannungsnichtlinearität bei hoher Stromdichte, aufweist.What is achieved by the invention is that the voltage-dependent resistance is very resistant to current surges and that it has a high value of the exponent n, ie high voltage non-linearity at high current density.
Bevor die spannungsabhängigen Widerstände im einzelnen beschrieben werden, soll deren Aufbau unter Bezugnahme auf die Figur erläutert werden, in der die Ziffer 10 einen spannungsabhängigen Widerstand bezeichnet, der als wirksames Element einen gesinterten Widerstandskörper 1 mit einem Paar Elektroden 2 und 3 enthält, die an den gegenüberliegenden Oberflächen des Widerstandskörpers angebracht sind. Der gesinterte Widerstandskörper 1 wird auf eine nachfolgend beschriebene Art und Weise hergestellt. Leitungsdrähte 5 und 6 sind mit den Elektroden 2 und 3 durch ein Verbindungsmittel 4, wie z. B. ein Lötmittel od. dgl., leitend verbunden.Before the voltage-dependent resistors are described in detail, their structure should be under Reference to the figure will be explained, in which the numeral 10 denotes a voltage-dependent resistor which is a sintered resistor body 1 with a pair of electrodes 2 as an effective element and 3 attached to the opposing surfaces of the resistor body. the Sintered resistor body 1 is manufactured in a manner described below. Lead wires 5 and 6 are connected to the electrodes 2 and 3 by a connecting means 4, such as. B. a solder or the like., conductively connected.
Ein spannungsabhängiger Widerstand enthält einen gesinterten Widerstandskörper mit einer Zusammensetzung, die als Zusatz 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (B12O3), 0,05 bis 3,0 Mclprozent Antimonoxid (Sb2O3) und 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltfluorid (C0F2) und als Rest Zinkoxid (ZnO) als Hauptbestandteil aufweist, sowie die an den gegenüberliegenden Oberflächen des gesinterten Widerstandskörpers angebrachten Elektroden. Ein solcher spannungsabhängiger Widerstand hat einen nichtohmschen Widerstand, der auf die Masse selbst zurückzuführen ist. Daher kann der C-Wert des Widerstands ohne Beeinträchtigung des n-Wertes durch Änderung des Abstands zwischen den genannten gegenüberliegenden Oberflächen geändert w. rHen. Der Widerstand hat einen hohen η-Wert in einem Stromdichtebereich über 10 A/cm2 und eine große Beständigkeit bei Stromstößen.A voltage-dependent resistor contains a sintered resistor body with a composition that contains 0.1 to 3.0 mol percent bismuth oxide (B12O3), 0.05 to 3.0 mol percent antimony oxide (Sb2O3) and 0.1 to 3.0 mol percent cobalt fluoride ( C0F2) and the remainder zinc oxide (ZnO) as the main component, as well as the electrodes attached to the opposite surfaces of the sintered resistor body. Such a voltage-dependent resistor has a non-ohmic resistance which can be traced back to the mass itself. Therefore, the C-value of the resistor can be changed without affecting the n- value by changing the distance between said opposing surfaces. The resistance has a high η value in a current density range above 10 A / cm 2 and is very resistant to current surges.
Ein höherer λ-Wert in einem Stromdichtebereich über 10 A/cm2 kann erzielt werden, wenn der gesinterte Widerstandskörper außerdem 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltoxid (CoO) oder 0,1 bis 3,0 Molprozent Manganoxid (MnO) enthältA higher λ value in a current density range above 10 A / cm 2 can be achieved if the sintered resistor body also contains 0.1 to 3.0 mol percent cobalt oxide (CoO) or 0.1 to 3.0 mol percent manganese oxide (MnO)
Ferner können ein höherer τι-Wert in einem Stromdichtebereich über 10 A/cm2 und eine größere Beständigkeit bei Stromstößen erzielt werden, wenn der gesinterte Widerstandskörper als Hauptbestandteil Zinkoxid (ZnO) und als Zusatz 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (B12O3), 0,05 bis 3,0 Molprozent Antimon-OJÜd (Sb2O3), 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltfluorid (C0F2), 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltoxid (CoO), 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltoxid (CoO), 0,1 bis 3,0 Molprozent Manganoxid (MnO) und außerdem entweder 0,05 bis 3,0 Molprozent Chromoxid (Cr2O3) oder 0,1 bis 3,0 Molprozent Zinnoxid (SnO2) oder 0,1 bis 10,0 Molprozent Siliciumdioxid (SiCh) enthält.Furthermore, a higher τι value in a current density range above 10 A / cm 2 and greater resistance to current surges can be achieved if the sintered resistor body is zinc oxide (ZnO) as the main component and 0.1 to 3.0 mol percent bismuth oxide (B12O3) as an additive. , 0.05 to 3.0 mole percent antimony OJUD (Sb2O3), 0.1 to 3.0 mole percent cobalt fluoride (COF2), 0.1 to 3.0 mole percent cobalt oxide (CoO), 0.1 to 3.0 mole percent Cobalt oxide (CoO), 0.1 to 3.0 mol percent manganese oxide (MnO) and also either 0.05 to 3.0 mol percent chromium oxide (Cr2O3) or 0.1 to 3.0 mol percent tin oxide (SnO2) or 0.1 to Contains 10.0 mole percent silicon dioxide (SiCh).
Der Widerstand wird hinsichtlich seines n- Wertes in einem Stromdichtebereich über 10 A/cm2 und der Beständigkeit bei Stromstößen erheblich verbessert, wenn der gesinterte Widerstandskörper im wesentlichen aus 99,4 bis 72 Molprozent Zinkoxid (ZnO) und als Zusatz aus 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (B12O3), 0,05 bis 3,0 Molprozent Antimonoxid (Sb2Ü3), 0,i bis 3,0 Molprozent Kobaltfluorid (C0F2), 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltoxid (CoO), 0,1 bis 3,0 Molprozent Manganoxid (MnO), 0,05 bis 3,0 Molprozent Chromoxid (CnO3) und 0,1 bis 10,0 Molprozent Siliciumdioxid (S1O2) besteht.The resistance is considerably improved in terms of its n- value in a current density range above 10 A / cm 2 and the resistance to current surges if the sintered resistor body consists essentially of 99.4 to 72 mol percent zinc oxide (ZnO) and, as an additive, 0.1 to 3.0 mol percent bismuth oxide (B12O3), 0.05 to 3.0 mol percent antimony oxide (Sb2Ü3), 0.1 to 3.0 mol percent cobalt fluoride (C0F2), 0.1 to 3.0 mol percent cobalt oxide (CoO), 0, 1 to 3.0 mole percent manganese oxide (MnO), 0.05 to 3.0 mole percent chromium oxide (CnO3) and 0.1 to 10.0 mole percent silicon dioxide (S1O2).
Wenn ein spannungsabhängiger Widerstand, der im wesentlichen aus einem gesinterten Körper mit einer Zusammensetzung besteht, die als Hauptbestandteil Zinkoxid und als Zusatz 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (B12O3), 0,05 bis 3,0 Molprozen; Antimonoxid (Sb2O3) und 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltfluorid (C0F2) aufweist, mit Elektroden auf den gegenüberliegenden Oberflächen versehen und dieser gesinterte Widerstandskörper an einem Spannungsableiter als wirksames Element angeordnet wird, weist der erhaltene Spannungsableiter verbesserte Eigenschaften auf.When a voltage-dependent resistor, consisting essentially of a sintered body with a Composition consists of zinc oxide as the main ingredient and 0.1 to 3.0 mol percent as an additive Bismuth oxide (B12O3), 0.05 to 3.0 mole percent; Antimony oxide (Sb2O3) and 0.1 to 3.0 mole percent cobalt fluoride (C0F2), provided with electrodes on the opposite surfaces and this sintered Resistance body is arranged on a voltage arrester as an effective element, the obtained Voltage arrester has improved properties.
Wenn ein spannungsabhängiger Widerstand, der im wesentlichen aus einem gesinterten Widerstandskörper aus 99,4 bis 72,0 Molprozent Zinkoxid (ZnO), 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (B12O3), 0,05 bis 3,0 Molprozent Antimonoxid (Sb2O3), 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltfluorid (C0F2), 0,1 bis 3,0 Molprozent Kobaltoxid (CoO), 0,1 bis 3,0 Molprozent Manganoxid (MnO), 0,05 bis 3,0 Molprozent Chromoxid (CnO3) und 0,1 bis 10,0 Molprozent Siliciumdioxid (S1O2) besteht, mit Elektroden an den gegenüberliegenden Oberflächen versehen und dieser gesinterte Widerstandskörper an einem Spannungsableiter als wirksames Element angebracht wird, weist der erhaltene Spannungsableiter noch weiter verbesserte Eigenschaften ajf.When a voltage-dependent resistor, which essentially consists of a sintered resistor body from 99.4 to 72.0 mole percent zinc oxide (ZnO), 0.1 to 3.0 mole percent bismuth oxide (B12O3), 0.05 to 3.0 mole percent Antimony oxide (Sb2O3), 0.1 to 3.0 mole percent cobalt fluoride (COF2), 0.1 to 3.0 mole percent cobalt oxide (CoO), 0.1 to 3.0 mole percent manganese oxide (MnO), 0.05 to 3.0 Mole percent chromium oxide (CnO3) and 0.1 to 10.0 Mole percent silicon dioxide (S1O2) is made up of electrodes provided on the opposite surfaces and this sintered resistor body on one Voltage arrester is attached as an effective element, the voltage arrester obtained has even further improved properties ajf.
Der gesinterte Widerstandskörper 1 kann nach einer auf dem Gebiet der Keramik an sich bekannten Verfahrensweise hergestellt werden. Die Ausgangsstofie mit den oben beschriebenen Zusammensetzungen werden in einer Naßmühle unter Bildung homogener Mischungen vermischt. Die Gemische werden getrocknet und in einer Form mit einem Druck von 4,9 bis 49 MPa zu der gewünschten Körpergestalt verpreßt. Die verpreßten Körper können in Luft bei 1000 bis 14500C 1 bis 10 Stunden gesintert und dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt werden (auf etwa 15 bis etwa 30° C). Die Gemische können zur leichterenThe sintered resistor body 1 can be produced by a method known per se in the field of ceramics. The starting materials with the compositions described above are mixed in a wet mill to form homogeneous mixtures. The mixtures are dried and pressed into the desired body shape in a mold with a pressure of 4.9 to 49 MPa. The pressed body can be sintered to 10 hours in air at 1000-1450 0 C 1, and then furnace cooled to room temperature (about 15 to about 30 ° C). The mixtures can be used for lighter
Handhabung beim nachfolgenden Preßvorgang zunächst bis 700 bis 10000C kalziniert und dann pulverisiert werden. Das zu verpressende Gemisch kann mit einem geeigneten Bindemittel, wie z. B. Wasser, Polyvinylalkohol usw., vermischt werden. Es ist vorteilhaft, wenn der gesinterte Widerstandskörper an den gegenüberliegenden Oberflächen mit Schleifpulver, wie z. B. mit Siliciumcarbid mit einem mittleren Teilchengrößendurchmesser von 50 bis ΙΟμιη, geschliffen bzw. poliert wird. Die gesinterten Widerstandskörper werden an den gegenüberliegenden Oberflächen mit Elektroden mittels eines geeigneten Verfahrens, wie z. B. mittels eines Silberfarbanstrichs, nach einem Vakuumaufdampfverfahren oder durch Spritzmetallisierung, wie z. B. mit Al, Zn, Sn usw, versehen.Handling in the subsequent pressing process are first calcined to 700 to 1000 0 C and then pulverized. The mixture to be compressed can with a suitable binder, such as. B. water, polyvinyl alcohol, etc., are mixed. It is advantageous if the sintered resistor body on the opposite surfaces with abrasive powder, such as. B. with silicon carbide with an average particle size diameter of 50 to ΙΟμιη, is ground or polished. The sintered resistor bodies are on the opposite surfaces with electrodes by means of a suitable method, such as. B. by means of a silver paint, by a vacuum vapor deposition process or by spray metallization, such as. B. with Al, Zn, Sn etc. provided.
Die Eigenschaften der spannungsabhängigen Widerstände werden praktisch nicht durch die Art der benutzten Elektroden, sondern nur durch die Dicke der gesinterten Widerstandskörper beeinflußt Insbesondere ändert sich der C-Wert im Verhältnis zu der Dicke der gesinterten Widerstandskörper, während der η-Wert von der Dicke fast unabhängig ist. Das bedeutet, daß die Spannungsabhängigkeit auf die Masse selbst und nicht auf die Elektroden zurückzuführen ist.The properties of the voltage-dependent resistors are practically not determined by the type of used electrodes, but only influenced by the thickness of the sintered resistor body in particular the C-value changes in proportion to the thickness of the sintered resistor body during the η value is almost independent of the thickness. This means that the voltage dependence on the mass itself and is not due to the electrodes.
Leitungsdrähte können nach an sich bekannter Art und Weise unter Verwendung eines üblichen Lötmittels angebracht werden. Es ist bequem, einen leitfähigen Klebstoff, der Silberpulver und Harz in einem organischen Lösungsmittel enthält, zum Verbinden der Leitungsdrähte mit den Elektroden zu verwenden. Die spannungsabhängigen Widerstände weisen eine große Beständigkeit gegenüber der Temperatur und bei einem Stromstoßtest auf, der durch Anwendung eines Überspannungsstoßes ausgeführt wird. Der n-Wert und der C-Wert ändern sich nicht merklich nach Erwärmungszyklen und dem Stromstoßtest. Zur Erzielung einer großen Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und einem starken Stromstoß ist es vorteilhaft, die erhaltenen spannungsabhängigen Widerstände in einem feuchtigkeitsfesten Harz, wie z. B. einem Epoxyharz und Phenolharz, in an sich bekannter Weise einzubetten.Lead wires can in a manner known per se using a conventional solder be attached. It is convenient to have a conductive adhesive that is silver powder and resin in one contains organic solvent, to be used to connect the lead wires to the electrodes. the voltage-dependent resistors have a great resistance to temperature and at a Surge test performed by applying a surge voltage. The n-value and the C-value does not change noticeably after heating cycles and the surge test. To achieve a great resistance to moisture and a strong surge current, it is advantageous to use the obtained voltage-dependent resistances in a moisture-proof resin, such as. B. an epoxy resin and Phenolic resin, to be embedded in a manner known per se.
Ausgangsmaterial, bestehend aus 98,0 Molprozent Zinkoxid, 0,5 Molprozent Wismutoxid, 1,0 Molprozent Antimonoxid und 04 Molprozent Kobaltfluorid, wird in einer Naßmühle 24 Stunden lang vermischt Das Gemisch wird getrocknet und in einer Form zu Scheiben mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Dicke von 25 mm mit einem Druck von 25,5MPa verpreßtStarting material consisting of 98.0 mole percent zinc oxide, 0.5 mole percent bismuth oxide, 1.0 mole percent Antimony oxide and 04 mole percent cobalt fluoride, is used in a wet mill for 24 hours. The mixture is dried and placed in a mold Disks with a diameter of 40 mm and a thickness of 25 mm with a pressure of 25.5MPa pressed
Die verpreßten Körper werden in Luft unter der in der Tabelle 1 angegebenen Bedingung gesintert undThe pressed bodies are sintered in air under the condition shown in Table 1 and
dann im Ofen auf Raumtemperatur abgekühlt. Der gesinterte Widerstandskörper wird auf den gegenüberliegenden Oberflächen zu der in der Tabelle 1 angegebenen Dicke mit Siliciumcarbidschleifpulver mit einem mittleren Teilchengrößendurchmesser von 30 μηι geschliffen. Die gegenüberliegenden Oberflächen des gesinterten Widerstandskörpers werden durch Spritzmetallisierung mit einem Aluminiumfilm in an sich bekannter Weise versehen.then cooled in the oven to room temperature. The sintered resistor body is on the opposite one Surfaces to the thickness given in Table 1 with silicon carbide abrasive powder ground to a mean particle size diameter of 30 μm. The opposite surfaces of the Sintered resistance body are made by spray metallization with an aluminum film in itself provided in a known manner.
Die elektrischen Eigenschaften des erhaltenen gesinterten Widerstandskörpers werden in der Tabelle 1 angegeben, die erkennen läßt, daß sich der C-Wert annähernd in einem Verhältnis zu der Dicke des gesinterten Körpers ändert, während der n-Wert im wesentlichen von der Dicke unabhängig ist. Es ist leicht zu erkennen, daß die Spannungsabhängigkeit des gesinterten Widerstandskörpers auf die Masse selbst zurückzuführen ist.The electrical properties of the obtained sintered resistor body are shown in Table 1 indicated, which shows that the C value is approximately in a ratio to the thickness of the sintered body changes, while the n-value is essentially independent of the thickness. It is easy to recognize that the voltage dependence of the sintered resistor body on the mass itself is due.
Dicke
(mm)thickness
(mm)
C η SinterbedingungC η sintering condition
(0,1 bis
(bei 1 mA) 1 mA)(0.1 to
(at 1 mA) 1 mA)
Zinkoxid, das Wismutoxid, Antimonoxid und Kobaltfluorid mit einer in der Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung enthält wird nach dem Verfahren des Beispiels 1 zu spannungsabhängigen Widerständen verarbeitet Die Dicke beträgt 20 mm. Die erhaltenerZinc oxide, bismuth oxide, antimony oxide and cobalt fluoride with a given in Table 2 Composition is used by the method of Example 1 to give voltage-dependent resistors processed The thickness is 20 mm. The received
elektrischen Eigenschaften sind in der Tabelle 2 wiedergegeben, in der die Werte von m und m die Werte sind, die für 0,1 bis 1 mA sowie für 100 bis 1000 A gelten Der Impulstest wird durch Anwendung von zwei Stromimpulsen von 4 · 10 us, 10 000 A, durchgeführt Eielectrical properties are shown in Table 2, in which the values of m and m are the values that apply to 0.1 to 1 mA and 100 to 1000 A. The pulse test is carried out by using two current pulses of 4 · 10 us, 10,000 A, carried egg
kann leicht erkannt werden, daß die gemeinsame Zugabe von Wismutoxid, Antimonoxid und Kobaltfluo rid als Zusatz zu einem hohen n-Wert und geringer relativen Änderungen führtcan easily be seen that the common Addition of bismuth oxide, antimony oxide and cobalt fluoride as an additive to a high n-value and lower relative changes leads
13 13 12 13 14 13 13 14 16 1013 13 12 13 14 13 13 14 16 10
11
12
11
12
13
12
12
1411th
12th
11th
12th
13th
12th
12th
14th
-18
-18
-17
-16
-16
-17
-15
-15
-13-18
-18
-17
-16
-16
-17
-15
-15
-13
Zinkoxid und die in der Tabelle 3 angegebenen Zusätze werden nach dem Verfahren des Beispiels 1 zu spannungsabhängigen Widerständen verarbeitet. Die elek-trischen Eigenschaften der erhaltenen Widerstände werden in der Tabelle 3 angegeben. Die relativen Änderungen für C- und /7-Werte nach Ausführung desZinc oxide and the additives indicated in Table 3 are added according to the procedure of Example 1 voltage-dependent resistors processed. The electrical properties of the resistors obtained are given in Table 3. The relative changes for C and / 7 values after running the
Impulstests nach der in dem Beispiel 2 angegebenen Methode werden ebenfalls in der Tabelle 3 angegeben. Es ist leicht zu erkennen, daß der weitere Zusatz von Kobaltoxid und Manganoxid zu einem höheren /)-Wert und geringeren Änderungen als denen des Beispiels 2 führt.Impulse tests according to the method given in Example 2 are also given in Table 3. It is easy to see that the further addition of cobalt oxide and manganese oxide leads to a higher /) value and changes less than those of Example 2.
Zinkoxid und die in der Tabelle 4 angegebenen Zusätze werden nach dem Verfahren des Beispiels 1 zu spannungsabhängigen Widerständen verarbeitet Die elektrischen Eigenschaften der erhaltenen Widerstände werden in der Tabelle 4 angegeben. Es ist leicht zu erkennen, daß der weitere Zusatz von Zinnoxid, Chromoxid, Siliziumdioxid oder Chromoxid und Siliri-Zinc oxide and the additives indicated in Table 4 are added according to the method of Example 1 voltage dependent resistors processed The electrical properties of the resistors obtained are given in Table 4. It is easy to see that the further addition of tin oxide, Chromium oxide, silicon dioxide or chromium oxide and siliri-
umdioxid zu einem höheren η-Wert und geringeren Änderungsgraden als denen des Beispiels 3 führt Die Änderungen von C- und n-Werten nach dem Impulstest, der nach der in dem Beispiel 2 beschriebenen Methode durchgeführt wurde, sind ebenfalls in der Tabelle 4 angegeben.umdioxid leads to a higher η value and lower degrees of change than those of Example 3 Changes in C and n values after the impulse test using the method described in Example 2 carried out are also given in Table 4.
609 640/187609 640/187
ίοίο
Die Widerstände der Beispiele 2,3 und 4 werden nach einem Verfahren geprüft, das für elektronische Bestandteile in großem MaBe angewendet wird. Der periodische Erwärmungstest wird durch fünfmaliges Wiederholen eines Zyklus durchgeführt, bei dem die Widerstände 30 Minuten bei 85° C Umgebungstemperatur gehalten, dann schnell auf —20" C abgekühlt und bei dieser Temperatur 30 Minuten lang gehalten werden. Der Feuchtigkeitstest wird bei 400C und einer relativen Feuchtigkeit von 95% innerhalb von 1000 Stunden durchgeführt Die Tabelle 5 zeigt die mittleren Änderungen von C- und n-Werten von Widerständen nachThe resistances of Examples 2, 3 and 4 are tested by a method that is widely used for electronic components. The periodic heating test is performed by five times repeating a cycle in which the resistors held for 30 minutes at 85 ° C ambient temperature, then quickly cooled to -20 "C and held for 30 minutes at this temperature. The humidity test at 40 0 C and a relative humidity of 95% within 1000 hours. Table 5 shows the mean changes in C and n values of resistors
dem periodischen Erwärmungstest und dem Feuchtig keitstest Es ist leicht zu erkennen, daß jede Probe eine geringe Änderung aufweistthe periodic heating test and the humidity test It is easy to see that each sample is a shows little change
Beispiel Periodischer
Nr. Erwärmungstest (%)Example periodic
No. of heating test (%)
AC Am AmAC Am
FeuchtigkeitstestMoisture test
Am AmOn the
-6,1 -73 -6,0 -5,7 -7,4 -6,1 -3,0 -5,7 -3,2 -4,2 -6,1 -3,8 -2,1 -3,9 -iß -2,0 -4,1 -1,0-6.1 -73 -6.0 -5.7 -7.4 -6.1 -3.0 -5.7 -3.2 -4.2 -6.1 -3.8 -2.1 -3.9 -iss -2.0 -4.1 -1.0
Die spannungsabhängigen Widerstände der Beispiele 2, 3 und 4 werden in einen Spannungsableiter eingebaut und zwar durch Reihenschaltung von 3 Widerstandsteilen und einer Entladungsfunkenstrekke. Der C-Wert des spannungsabhängigen Widerstands ist etwa 7000 Volt. Der Impulstest wird durch Anlegen von 2 Impulsen von 4 · 10 μ5. 1500 A/cm2, überlagertThe voltage-dependent resistors of Examples 2, 3 and 4 are built into a voltage arrester by connecting 3 resistor parts in series and a discharge spark gap. The C value of the voltage dependent resistor is about 7000 volts. The impulse test is carried out by applying 2 impulses of 4 · 10 μ5. 1500 A / cm 2 , superimposed
einer Wechselspannung von 3000 Volt ausgeführt. Der nachfolgende Strom des Spannungsabieiters liegt unter \μΑ, wie in der Tabelle6 angegeben ist, und die Änderungen der elektrischen Eigenschaften nach dem Test zeigen die gleichen Ergebnisse wie der Impulstest aus den Beispielen 2,3 und 4.an alternating voltage of 3000 volts. The subsequent current of the voltage arrester is below \ μΑ, as indicated in Table 6, and the changes in the electrical properties after the test show the same results as the pulse test from Examples 2, 3 and 4.
Beispiel
Nr.example
No.
Nachfolgender SSubsequent S
2 unter 1 μΑ2 under 1 μΑ
3 unter 0,5 μΑ3 less than 0.5 μΑ
4 unter 0,1 μΑ4 below 0.1 μΑ
Die spannungsabhängigen Widerstände der Beispiele 2, 3 und 4 werden in einen Spannungsableiter eingebaut, und zwar durch Reihenschaltung vonThe voltage-dependent resistors of Examples 2, 3 and 4 are used in a voltage arrester built in, by connecting in series
3 Widerstandsteilen. Der C-Wert des spannungsabhängigen Widerstands ist etwa 7000. Der Impulstest wird nach dem in dem Beispiel 6 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Der nachfolgende Strom zeigt einen Wert unter 1 μΑ, wie in der Tabelle 6 angegeben ist, und die Änderungen der elektrischen Eigenschaften nach dem Test zeigen die gleichen Ergebnisse wie der lmpulstesi aus den Beispielen 2, 3 und 4. Ein anderer Impulstest wird durch Anlegen eines Impulses mit einer Anstiegzeit von 0,01 μ$ durchgeführt. Die Anstiegzeit des durch den Spannungsableiter fließenden Stroms liegt unter 0,05 \is. 3 resistance parts. The C-value of the voltage-dependent resistance is about 7000. The pulse test is carried out according to the method described in Example 6. The following current shows a value below 1 µΑ, as shown in Table 6, and the changes in electrical properties after the test show the same results as the pulse test from Examples 2, 3 and 4. Another pulse test is carried out by applying a Pulse with a rise time of 0.01 μ $ . The rise time of the current flowing through the voltage arrester is less than 0.05 \ is.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (15)
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|---|---|---|---|
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| JP2181672 | 1972-03-01 | ||
| JP47021815A JPS5140949B2 (en) | 1972-03-01 | 1972-03-01 | |
| JP47021817A JPS5140951B2 (en) | 1972-03-01 | 1972-03-01 | |
| JP2181772 | 1972-03-01 | ||
| JP47021816A JPS5140950B2 (en) | 1972-03-01 | 1972-03-01 | |
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| JP47021819A JPS5140953B2 (en) | 1972-03-01 | 1972-03-01 | |
| JP47021820A JPS5140954B2 (en) | 1972-03-01 | 1972-03-01 | |
| JP2181572 | 1972-03-01 | ||
| JP2181472 | 1972-03-01 | ||
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| DE19732310440 DE2310440C3 (en) | 1972-03-01 | 1973-02-28 | Voltage dependent resistance |
Publications (3)
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|---|---|
| DE2310440A1 DE2310440A1 (en) | 1973-09-06 |
| DE2310440B2 DE2310440B2 (en) | 1976-02-12 |
| DE2310440C3 true DE2310440C3 (en) | 1976-09-30 |
Family
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