DE2336504C3

DE2336504C3 - Spannungsabhängiger Widerstandskörper

Info

Publication number: DE2336504C3
Application number: DE19732336504
Authority: DE
Inventors: Inge Dipl.-Chem. Dr. 8500 Nürnberg Lauterbach-Dammler
Original assignee: Fa. C. Conradty, 8500 Nürnberg
Filing date: 1973-07-18
Publication date: 1976-06-24

Description

50 bis 90 Molprozent ZnO,
0,1 bis 40 Molprozent ZnF₂,
0,1 bis 40 Molprozent MeO.

wobei MeO eines oder mehrere Oxide der Elemente Magnesium, Calcium, Mangan, Blei, Bor, Chrom. Kobalt, Nickel, Antimon oder Wismut umfaßt, und daß der B- Wert des Widerstandskörpers durch Änderung des Mischungsverhältnisses von ZnO zu ZnF₂ einstellbar ist.

2. Spannungsabhängige Widerstandsmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmasse vorzugsweise einen Zinkfluoridantcil -on I bis 8"„ und einen Metalloxidgehalt \on 2 bis 16",, aufweist.

Die Erfindung betrifft einen spannrngsabhängigen Widerstandskörper mit einstellbaren ß-Wert aus einer gesinterten Masse, die im wesentlichen Zinkoxid und außerdem ein Fluorid eines zweiwertigen Metalls und mindestens ein Metalloxid enthält.

Es sind verschiedene spannungsabhängige Widerstände bekannt, /. B auf Siliziumkarbid-, Titandioxidodcr Zinkoxid-Basis. Die elektrischen Eigenschaften eines solchen nichtlinearen Widerstandes werden (durch die Gleichung

L -= Bl"

beschrieben. Hierin ist U die Spannu ig über dem fcpannungsabhängigen Widerstandseleme H. /derdurch den spannungsabhängigen Widerstand fließende Strom Und B eine Konstante, die den Spanrungswert bei «lern Strom / I Ampere angibt. Dci Exponent /; Ist unmittelbar ein Maß für die GröLe der Nichtlinearität, die entweder auf p-n-Übergängen, auf den Kontakten unter den einzelnen Körpern oder auf der Masse selber beruht.

Ein typisches und bekanntes Beispiel fi>r spannungsabhängige Widerstände, deren Nichtline irität auf die Masse selbst zurückzuführen ist, sind \ aristoren auf Zinkoxid-ßusis.

Es ist bekannt, den ß-Wert solcher nichtlinearer Widerstandselemente durch Sintern bei unterschiedlichen Temperaturen zu verändern (vergleiche z. Ii. DT-OS 18 02 452), doch können gewiss..? Grenzwerte nicht überschritten werden, da bei sehr hohen Temperaturen (T > etwa 1400'C) eine deutliche Abnahme des //-Wertes zu beobachten ist, während bei zu niedrigen Temperaturen die Widerstand; elemente nur unvollständig sintern, so daß in diesem "alle nicht so stabile elektrische Werte erhalten werden.

Ferner ist bekannt, den Ä-Werl \on Widersiandselementcn auf Zinkoxid-Basis durch Sintern in inerter Atmosphäre zu erniedrigen (vgl· DT-OS IS 02 452 und US-PS 34 96 512). Auf diesem Wege können Varistören mit niedrigem Ä-A'ert erhalten werden, jedoch ist gleichzeitig eine deutliche Abnahme des Exponenten ti restzustellen, was nicht für alle Anwendungsfälle erwünscht ist.

Außerdem ist bekannt, daß der ß-Wert eines

ίο spannungsabhängigen IV eialloxid-Widerstandsclementes direkt der Dicke oes Körpers proportional ist (vgl. DT-OS 18 02 452. 20 2I9.X3 und 20 26 003). d. h., durch Verändern der Dicke der Varistoren können verschiedene B-Werte erzielt werden. Hier können jedoch Schwierigkeiten auftreten, wenn vom Anwender bestimmte Abmessungen gew ütischt werden.

Auch wird in der US-PS 34 96 512 ein Verfahren

beschiieben, nach dem es möglich ist. neben dem /j-Wert auch den ß-Wirt einzustellen. Es wird dort ausdrücklich darauf hingewiesen, daß bei den nach diesem Verfahren heigestellten Widerständen tue Nichtlinearität jedoch auf einem nichtohmschen Kontakt zwischen Sinterkörper und Elektroden beruht. Durch Verändern des Ziisanimcnsatzes der eingesetzten Silberelcktrodcn ist es zwar möglich, den ß-Wert innerhalb eines gewissen Bereiches einzustellen, jetloch wird in allen beschriebenen Beispielen nur eine verhältnismäßig geringe Spannuiigsabhäiigigkeii mit Werten von etwa 3 bis 5 erreicht. Für \ icle Λnwendungsfälle ist dies jedoch nicht ausreichend.

Aufgabe der Erfindung war es daher, einen Widerstandskörper aus eimr gesinterten Masse zu entwickeln, der neben ein.τ großen Spannungsabhängigkeit, also einem hohen //-Wert, \or allem einen einstellbaren ß-Wert aufweist, der auf die Masse selbst zurückzuführen ist. Der jeweils gewünschte S-Wert soll durch din Zusammensatz der Widerstandsmasse erreicht werden, ohne Änderung der Dicke des Widerstandskörper oder der Sintertemperatur

4·' bei einem gleichzeitig unveränderten /j-Wert.

Gelöst wird diese A ifgabe erfindungsgemäß durch eine ueMntc-u· ^x !asse us

50 bis 90 Molpro/v-nt ZnO.
0.1 bis 40 Molprozent ZnF₁,
0,1 bis -40 MolprozeiH MeO,

wobei MtO eines oder mehrere Oxide der Elemente Magnesium, Calcium. Mangan, Blei, Chrom. Bor, Kobalt. Nickel. Antimon oder Wismut umfaßt, bei der der ß-Wert des Widerstandskörpers durch Änderung des Mischungsverhältnisses von ZnO zu ZnF₂ einstellbar ist.

Der ß-Wert eines Widerstandskörper steigt dabei um so mehr an, je größer der Gehalt an Ziiikfluorid ist. Läßt man bei einem wechselnden Anteil von Zinkoxid und Ziiikfluorid den Mctalloxidgehalt unverändert, so erhält man wunschgemäß vers iiiedcne ß-Werte, während der //-Wert nahezu konstant bleibt. Darüber hinaus kann aber die Spannungsabhängigkeil der Widerstandskörper durch unterschiedliche Zusammensetzung des Mctalloxidantcils verändert werden.

Diese Zusammenhänge der elektrischen Eigenschaften der spannungsahhängigcn Widerstandsmasse gemäß der Erfindung sollen an den beiden folgenden Ausfüliruiigsbeispielen näher erläutert werden.

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Beispiel 1

Je 2 Molpro/.ent Bi₂O.,, Co₁₁O₁. MnO. und Sb₁₁O₃ werden zusammen mit wechselnden Mengen ZnO ZnF;. homogen \ermischt. Nach einer Vorsinteiung bei WM) bis 900 C wird die Masse aufgemahlen. \ erpreßt und bei 1000 bis 1400' C geblüht. Zum SchluLS werden die spannungsabhängigen Widerstände durch Flammspritzen von Messing oder durch Beschichten mit 1 eiisilber kontaktiert und e\eniuell Anschlußdräluc angebracht.

Wie aus den Werten der Tabeile /u entnehmen i-t. steigt der ß-Wert mit zunehmendem ZnF.-Gehalt fast linear an, während der/ι-Wert mit 20 bis 25 nahezu konstant bleibt.

Beispiel 2

Je 3 MolprozciH Bi₂O₃, CoO₄, MnO. und Sb₂O₃ werden zusammen mit wechselnden Mengen ZnO ZnF₂ homogen \ermischi und nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren weilerverarbeitet.

Die elektrischen Werte sind der Tabelle, Nr. 7 bis 9 /u entnehmen. F.in Vergleich mit den Beispielen Nr. I bis 6 zeigt, daß die Änderung des Metalloxidgehaltes eine deutliche Anhebung des «-Wertes bediniit.

Nr.	ZnO ZnI _L.	Hr.O._;	Civ,<
	(Molpro/cru)	(Molpru/cmi
I	92 0		2
	90 2	2	2
3	SS 4	2	1
4	S4 K	1	T
S	76 16	1	2
6	60 32	2	T
7	S7 !	3	3
S	S6 2	3	3
9	S 5 3	1

Sb-O₃

B(V)	20
(bei I niA)	20
196	24
226	25
255
337	43
413	41
>1000	40
273
285
313

Claims

Patentansprüche:

1. Spannungsabhängiger Widerstandskörper mit einstellbarem Ä-Wert aus einer gesinterten Masse, die im wesentlichen Zinkoxid und außerdem ein Fluorid eines zweiwertigen Metalls und mindestens ein Metalloxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die gesinterte Masse sich zusammensetzt aus