DE2342172B2 - Spannungsabhängiger Widerstand mit Zinkoxid als Hauptbestandteil - Google Patents

Spannungsabhängiger Widerstand mit Zinkoxid als Hauptbestandteil

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DE2342172B2
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Description

Die Erfindung betrifft einen spannungsabhängigen Widerstand, bestehend aus einem gesinterten Widerstandskörper mit einer Zusammensetzung, die als Hauptbestandteil Zinkoxid (ZnO) und als Zusätze 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (Bi2O3), 0,05 bis 3,0 Molprozent Antimonoxid (Sb2O3) und 0,1 bis 3,0 Molprozent eines speziellen Metallfluorids enthält und mit an den gegenüberliegenden Oberflächen des Widerstandskörpers angebrachten Elektroden nach Patent 23 10 437.
Ein bekannter Widerstand, dessen Spannungsabhängigkeit auf die Masse selbst zurückzuführen ist, besteht aus einem gesinterten Widerstandskörper mit einer Zusammensetzung, die als Hauptbestandteil Zinkoxid (ZnO) und als Zusätze in der Größenordnung von jeweils wenigen Molprozent Wismutoxid (Bi2O3), Antimonoxid (Sb2O3) und eine Nickelverbindung aufweist. An den gegenüberliegenden Oberflächen des Widerstandskörpers sind Elektroden angebracht (DE-OS 18 02 452).
Ferner ist es bekannt (DE-OS 20 26 003), bei einem spannungsabhängigen Widerstand mit Zinkoxid als Hauptbestandteil neben anderen Zusätzen von Metalloxiden auch Nickelfluorid vorzusehen.
Die DE-PS 8 50 916 beschreibt ein Widerstandsmaterial aus Siliciumcarbid und einem Bindemittel aus Porzellan. Dieses Material wird z. B. in Blitzschutzgeräten verwendet und soll langanhaltende Blitz- und Schaltungsstromstöße von etwa 1 ms Dauer aushalten, um damit eine erhöhte Belastbarkeit und Dauerhaftigkeit der aus dem Material hergestellten Widerstände zu gewährleisten.
Nach der DE-PS 7 03 094 ist einem spannungsabhängigen Widerstand aus Siliciumcarbid Borcarbid zugesetzt, um dadurch die Leitfähigkeit im angesprochenen Zustand zu erhöhen, und zwar auch bei über längere Zeit andauernden hohen Ableitströmen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen spannungsabhängigen Widerstand der eingangs genannten An im Hinblick auf einen hohen n-Wert auch in einem Bereich der Stromdichte über 10 A/cm2 bei einer gleichzeitigen hohen Leistungsaufnahme für Energiespitzen zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das spezielle Metallfluorid Nickelfluorid (NiF2) ist.
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.
Anhand der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert Die Figur zeigt eine teilweise Querschnittansicht eines spannungsabhängigen Widerstandes.
Bevor die spannungsabhängigen Widerstand« 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 Sinterkörper 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.
Der erfindungsgemäße spannungsabhängige Widerstand besteht aus einem Sinterkörper, der sich zusammensetzt aus Zinkoxid als Hauptbestandteil und aus 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (Bi2O3), 0,05 bis 3,0 Molprozent Antimonoxid (Sb2O4) und 0,1 bis 3,0 Molprozent Nickelfluorid als Zusätze. Auf gegenüberliegenden Oberflächen des Widerstandskörpers sind Elektroden aufgebracht Ein derartiger Widerstand ist aufgrund seiner Masse selbst spannungsabhängig. Sein C-Wert läßt sich also ohne Beeintiächtigung des n-Wertei durch Ändern des Abstandes zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen einstellen. Der Widerstand hat einen hohen n-Wert im Bereich von mehr als 10 A/cm2 sowie eine hohe Stabilität gegenüber Stromspitzen.
Der Sinterkörper 1 läßt sich nach bekannten Verfahren der Keramiktechnik herstellen. Man mischt die Ausgangsmaterialien in der oben erläuterten Zusammensetzung in einer Naßmühle zu einer homogenen Mischung. Die Mischung wird getrocknet und in einer Form unter Drücken von 49 bis 490 bar zu der gewünschten Gestalt verpreßt. Die Preßlinge werden dann bei 1000 bis 14500C an Luft eine bis zehn Stunden lang gesintert und sodann auf Raumtemperatur (etwa 15 bis etwa 300C) ofengekühlt. Die Mischung läßt sich bei 700 bis 10000C vorkalzinieren und zu Pulver verarbeiten, um die nachfolgenden Schritte zu erleichtern. Weiterhin kann der zu verpressenden Mischung ein geeignetes Bindemittel wie Wasser oder Polyvinylalkohol zugegeben werden. Vorteilhafterweise wird man den Sinterkörper an seinen gegenüberliegenden Oberflächen mit Schleifpulver — beispielsweise Siliziumcarbid — einer Teilchengröße von 50 μπι bis ΙΟμιτι mittleren Durchmessers läppen. Die Sinterkörper werden an den gegenüberliegenden Seiten auf eine geeignete Weise mit Elektroden versehen — beispielsweise durch Aufdampfen, -sprühen oder -flammen von Metallen wie Al, Zn oder Sn.
Die Spannungsabhängigkeit wird von der verwendeten Elektrodenart praktisch nicht beeinflußt, wohl aber von der Dicke der Sinterkörper. Insbesondere ändert sich der C-Wert proportional zur Dicke der Sinterkörper, während der n-Wert fast dickenunabhängig ist. Hieran zeigt sich, daß die Spannungsabhängigkeit eine Eigenschaft der Widerstandsmasse ist und nicht der Elektroden.
Zuleitungsdrähte lassen sich an den Elektroden auf herkömmliche Weise durch Löten anbringen. Bequemerweise verwendet man ein leitendes Klebemittel aus Silberpulver und Harz in einem organischen Lösungsmittel, um die Zuleitungen an den Elektroden zu
befestigen. Spannungsabhängige Widerstände nach der Erfindung weisen eine hohe Stabilität gegen Temperatur und unter dem Stromstoßtest auf, der durch Anlegen von Blitzstößen nach der Norm 156 der JEC (Japanese Electrotechnical Committee) durchgeführt wird. Nach dem Heizzyklen- und dem Stromstoßtest ändern sich der C- und der n-Wert nicht wesentlich. Um eine hohe Stabilität gegen Feuchtigkeit und starke Stromstöße zu erreichen, ist es vorteilhaft, die spannungsabhängigen Widerstände in ein feuchtigkeitsfestes Harz, wie Epoxy- und Phenolharz, einzubetten.
Zur Erläuterung werden nachstehend die folgenden, vorzugsweise verwendeten Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
Beispiel 1
Das Ausgangsmaterial aus 98,0 Molprozent Zinkoxid, 0,5 Molprozent Wismutoxid, 1,0 Molprozent Antimonoxid und 0,5 Molprozent Nickelfluorid wurde in einer Naßmühle 24 Stunden lang vermischt. Die Mischung wurde getrocknet und in einer Form unter einem Druck von 245 bar zu runden Scheiben von 40 mm Durchmesserund 25 mm Dicke verpreßt.
Die Preßlinge wurden unter den in der Tabelle 1 angegebenen Bedingungen an Luft gesintert und dann auf Raumtemperatur ofengeküh/t.
Der Sinterkörper wurde an seinen gegenüberliegenden Oberflächen auf die in der Tabelle 1 angegebene Dicke geläppt, und zwar mit Siliziumkarbidpulver eines mittleren Teilchendurchmessers von 30 μιη. Auf die gegenüberliegenden Flächen wurde dann auf bekannte Weise eine Aluminiumschicht aufgesprüht.
Die Tabelle 1 zeigt die elektrischen Eigenschaften des sich ergebenden Sinterkörpers. Die C-Werte ändern sich etwa proportional mit der Dicke des Sinterkörpers, während der η-Wert im wesentlichen dickenunabhängig bleibt. Wie unmittelbar ersichtlich, ist die Spannungsabhängigkeit auf den Sinterkörper selbst zurückzuführen.
Tabelle 1 C η Sinter-Hedingungen 5 Std.
Dicke (bei 1 niA) 0.1-1 m Λ 5 Std.
(mm) 1500 13 1200 (. 5 Sid.
Anfang (20) 1125 13 1200 C , 5 Std.
15 750 14 1200 C , 1 Std.
10 380 13 1200 (, 1 Std.
5 1450 14 1350 C, 1 Std.
Anfang (20) 1090 14 1350 ( , 1 Std.
15 730 15 1350 C , IO Std.
10 370 14 1350 C , 10 Std.
5 2000 16 1000 ( , 10 Sid.
Anfang (20) 1520 16 1000 C , IO Std.
15 1010 16 1000 t,
10 500 17 1000 I .
5
Beispiel 2
Zinkoxid mit Zusätzen von Wismutoxid, Antimonoxid und Nickelfluorid in der in der Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 zu spannungsabhängigen Widerständen verarbeitet. Die Dicke betrug 20 mm. Die Tabelle 2 gibt die resultierenden elektrischen Eigenschaften wieder. Hierbei sind die Werte n\ und n2 die n-Werte zwischen Strömen von 0,1 und 1 mA einerseits und zwischen 100 und 1000 A andererseits. Der Impulstest wurde durchgeführt, indem 2 Impulse von 4χ10μ5 und 1OkA angelegt wurden. Wie unmittelbar ersichtlich, führt die kombinierte Zugabe von Wismutoxid, Antimonoxid und Nickelfluorid zu hohen η-Werten und geringen Änderungen.
Die nach diesem Beispiel hergestellten Widerstände wurden nach einem Verfahren geprüft, das in der Prüfung von elektronischen Bauelementen weite Verbreitung gefunden hat. Der Heizzyklentest bestand darin, die Widerstände 30 min lang auf einer Umgebungstemperatur von 85°C zu halten, dann schnell auf -2O0C abzukühlen und sie auf dieser Temperatur 30 min lang zu halten; dieses Verfahren wurde 5mal wiederholt. Der Feuchtigkeitstest umfaßte ein Vorhalten bei 40° C und 95% rel. Luftfeuchtigkeit für eine Dauer von 1000 St. Die nachfolgende Aufstellung zeigt die mittleren Änderungen der C- und der n-Werte nach dem Heizzyklen- und dem Feuchtigkeitstest. Die geringen Änderungen sind unmittelbar ersichtlich.
llci/vvklenlcst (%)
l-'cuchligkcitslcsl ("■;.)
A C /J /j, Λ /i; JC .1 /ι, Λ ih
-4,2 -6,9 -6,2 -5,8 -7.3 -5,9
/») 5 2342 172 »1 11 Hl 6 nach dem Test ("A)
(bei ImA) 0J_lmA 11 100-1000 Λ
Tabelle 2 SbiO., 1150 12 10 Änderung A /i| A Hl
Zusätze (MoI-' Klektrischc Eigenschaften des 980 12 11
0,05 NiI-", erzeugten Widerstandes 1670 12 11 AC -18 -7,9
Bi2O.! 0,05 C 1500 13 11 -17 -7,4
3,0 0,1 2000 13 10 -17 -18 -6,3
0,1 3,0 3,0 1750 12 12 -18 -17 -8,0
0,1 0,05 0,1 2250 13 11 -18 -17 -6,7
0,1 0,05 3,0 2000 11 -16 -15 -7,0
0,1 3,0 0,1 1500 12 -16 -15 . -6,4
3,0 3,0 3,0 -17 -16 -6,2
3,0 1,0 0,1 -16 -13 -3,9
3,0 3,0 -15
3,0 0,5 -12
0,5
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Spannungsabhängiger Widerstand, bestehend aus einem gesinterten Widerstandskörper mit einer Zusammensetzung, die als Hauptbestandteil Zinkoxid (ZnO) und als Zusätze 0,1 bis 3,0 Molprozent Wismutoxid (Bi2O3), 0,05 bis 3,0 Molprozent Antimonoxid (Sb2O3) und 0,1 bis 3,0 Molprozent eines speziellen Metallfluorids enthält und mit an den gegenüberliegenden Oberflächen des Widerstandskörpers angebrachten Elektroden nach Patent 23 10 437, dadurch gekennzeichnet, daß das spezielle Metallfluorid Nickelfluorid (NiF2) ist
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NL (1) NL182181C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900787A1 (de) * 1989-01-12 1990-07-19 Siemens Ag Verfahren zur herstellung eines keramischen elektrischen bauelementes

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4015228A (en) * 1974-06-10 1977-03-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Surge absorber
DE2526137C2 (de) * 1975-06-10 1985-03-21 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur Herstellung eines Zinkoxid-Varistors
DE2848454C2 (de) * 1978-11-08 1982-12-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Anordnung zur Halterung von elektrische Anlagen gegen Überspannungen schützenden Elementen
US4489291A (en) * 1981-10-12 1984-12-18 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Circuit breaker provided with parallel resistor
US4538347A (en) * 1984-06-18 1985-09-03 Gte Laboratories Incorporated Method for making a varistor package
US5075666A (en) * 1989-12-15 1991-12-24 Electric Power Research Institute Varistor composition for high energy absorption
JP2572881B2 (ja) * 1990-08-20 1997-01-16 日本碍子株式会社 ギャップ付避雷器用電圧非直線抵抗体とその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4840790B1 (de) * 1969-05-02 1973-12-03
US3658725A (en) * 1970-07-24 1972-04-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonlinear resistor and nonlinear resistor composition
US3687871A (en) * 1970-07-24 1972-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nonlinear resistor and nonlinear resistor composition
CA970476A (en) * 1971-08-27 1975-07-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Process for making a voltage dependent resistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900787A1 (de) * 1989-01-12 1990-07-19 Siemens Ag Verfahren zur herstellung eines keramischen elektrischen bauelementes

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Publication number Publication date
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FR2200594B1 (de) 1976-11-19
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DE2342172A1 (de) 1974-04-18
DE2342172C3 (de) 1979-09-27
FR2200594A1 (de) 1974-04-19
GB1421387A (en) 1976-01-14
CA977872A (en) 1975-11-11
US3811103A (en) 1974-05-14
NL182181C (nl) 1988-01-18

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