DE2348946A1 - Rohrfoermiger kaltleiterwiderstand - Google Patents

Description

Rohrförmiger Kaltleiterwiderstand.

Die Erfindung betrifft einen Kaltleiterwiderstand, wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Kaltleiterwiderstände auf der Basis des Bariumtitanats, dotiert z.B. mit Antimon und gegebenenfalls Kupfer, bekannt. Zur Verschiebung des Temperaturbereiches, in dem das für einen Kaltleiterwiderstand charakteristische steile Ansteigen des Widerstandswertes mit zunehmender Temperatur des Kaltleiterwiderstandsmaterials auftritt, ist es bekannt, dem Bariumtltanat Strontium für eine Verschiebung zu niedrigen Temperaturen oder Blei für eine Verschiebung zu höheren Temperaturen als Substitution zuzugeben.

Kaltleiter sind nicht nur als temperaturabhängige Widerstände verwendet worden, sondern finden auch anstelle des Widerstandsmaterials eines elektrischen Heizkörpers Verwendung. Dabei hat ein solcher Kaltleiter-Heizkörper den Vorzug, daß sich seine Temperatur bei Stromdurchfluß wegen der starken Temperaturabhängigkeit des Widerstandswertes selbst stabilisiert.

Bekanntermaßen bereitet die Kontaktierung von Kaltleiterma terial Schwierigkeiten, wobei sich die Kontaktierung mit unedlen Metallen wie Aluminium, Chrom und Nickel als brauchbar erwiesen hat, um das Auftreten von Sperrschichteffekten im Kaltleitermaterial zu vermeiden. Bariumtitanat von Kaltleitern ist η-leitend und wenn das Kaltleitermaterial positiv gepolt und ein damit in Verbindung stehendes Edelmetall negativ gepolt wird, kommt es an der Grenzfläche zwischen Barium-

VPA 9/712/2138 Bts/Bla

-2-

509817/0417

ί. J τ υ j -τ U

titanat und Edelmetall zu einer Ladungsträgerverarmungszone und damit zum Aufbau einer Sperrschicht. Diese Sperrschicht kann aber bei entgegengesetzter Polung durch Überfluten mit negativen Ladungsträgern unwirksam gemacht werden. Dementsprechend ist bereits vorgeschlagen worden, ein Gleichrichter-Bauelement aus kaltleitendem Bariumtitanat herzustellen.

Als sperrfreie und lötbare Kontaktierungen werden z.B. Schichtfolgen aus Aluminium und Silber oder aus Indium oder Indium-Gallium und Silber (siehe z.B. DAS 1 490 713) verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen als elektrischen Widerstand oder als Heizelement verwendbaren Kaltleiter in Rohrform anzugeben, der in einfacher Weise herstellbar ist und bei dem im Betrieb lein störender Sperrschicht-Effekt auftritt. Dabei soll der Kaltwiderstand klein sein und der Widerstand als Heizkörper möglichst große Leistung abgeben.

Diese Aufgabe wird durch einen wie eingangs angegebenen Kaltleiterwiderstand gelöst, der erfindungsgemäß gekennzeichnet ist, wie dies im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben ist. Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Auch in Durchlaßrichtung wird bei einem wie oben angegebenen, nicht-sperrfrei kontaktierten Kaltleiter noch ein relativ hoher Sperrschicht-Widerstandsanteil, vorzugsweise bei kleinen elektrischen Feldstärken im Kaltleitermaterial, gemessen. Dieser Umstand ist zweckmäßigerweise bei der Bemessung der Wandstärke eines wie erfindungsgemäß ausgebildeten und kontaktierten Kaltleiterröhrchens zu berücksichtigen.

Für ein Kaltleitermaterial mit einem Kaltwiderstand von 10ft.· cm wurden z.B, wie nachstehend definierte Dickenwerte des Kaltleitermaterials abhängig von der angelegten Spannung ermittelt, die z.B. bei 1 Volt 10 cm, bei 3 Volt 1 cm und bei 10 Volt 0,2 cm

VPA 9/712/2138 -3-

5 0 9 8 IV 0 A 1 7 ORSGiNAL INSPECTSD

betragen. Dabei ist dieser Dickenwert eine definierte Größe, bei der der bei den angegebenen Spannungen in Flußrichtung noch auftretende Sperrschicht-Widerstand gerade etwa gleich dem über diese Dicke auftretenden Kaltleiterwiderstand im kalten Zustand ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß bei einer Betriebsspannung von z.B_t 3 Volt bei einer Kaltleiterdicke von 1 cm der in Flußrichtung noch auftretende Sperrschi cht-Widerstand gerade etwa gleich dem Kaltwiderstand des Kaltleitermaterials ist, wenn dieses Material sperrfrei, z.B. mit Aluminium oder Indium als erster Schicht _f kontaktiert wäre.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß das Aufbringender für Kaltleiter üblichen sperrfreien Kontaktierung mit z.B. Indium oder Aluminium als erster Schicht im Innern eines vorzugsweise engen Röhrchens fertigungsmäßig wenigstens nur unter Schwierigkeiten durchführbar ist, weil diese Kontaktmaterialien durch Aufreiben oder durch Aufdampfen (oder vergleichsweise Verfahren) aufzubringen sind. Dagegen läßt sich eine Kontaktiernng mit Einbrennsilber oder -gold einer Tinktur auch im Innern von Röhrchen, wie dies von Röhrchenkondensatoren aus Titanat-Keramik her bekannt ist, ohne besondere Schwierigkeiten fertigungsmäßig durchführen. Die Erfindung sieht dementspre- ' chend vor, einen für den Betrieb mit elektrischer Gleichspannung vorgesehenen rohrförmigen Kaltleiter auf der Innenseite mit Einbrennsilber oder -gold in für beispielsweise Titanat-Keramikkondensatoren üblicher Weise zu versehen und auf der Außenseite eine Kontaktierung anzuwenden, wie sie für Kaltleiter als sperrfreie Kontaktierung bekannt und geeignet ist und mit Indium, Indium-GeIlium, Nickel oder Aluminium z.B. üblich ist. Es kann die Außenseite des Röhrchens vorteilhafterweise auch mit Chrom-Silber oder mit Chrom-Gold als aufzubringender Schichtfolge kontaktiert werden. Hierfür eignet sich insbesondere die Anwendung einer sehr dünnen, insbesondere ungefähr 300 % dicken Chromschicht als erster Schicht auf dem Bariumti-

VPA 9/712/2138 -Ζμ.

509817/0417

2343946

tanat unter der Silber- oder Goldkontaktierung. Eine solche sperrschicht-frele Kontaktierung auf der Außenseite mit wie vorgesehener Chromschicht, die auch als Haftgrund wirkt, und darauf befindlicher Silber- oder Goldschicht als Kontaktbelegung hat sich auch als besonders lötfest erwiesen.

In der Figur ist als ein Ausführungsbeispiel ein erfindungsgemäßes, mit 1 bezeichnetes Kaltleiterröhrchen dargestellt. Auf der Innenseite des Röhrchens befindet sich die bei entsprechender Polung sperrend wirkende Kontaktierungsmetallisierung 2. Auf der Außenseite 3 ist eine für Kaltleiter übliche sperrfreie Kontaktierung 4 aufgebracht. Beide Kontaktierungen werden je nach technischem Anwendungsfall mit entsprechenden Anschlußverbindungen versehen, die vorzugsweise angelötet werden. Ein solcher rohrförmiger Widerstand mit Elektroden auf den Mantelflächen innen und außen hat relativ kleinen Widerstand und kann mit niedriger elektrischer Gleichspannung auf. stabilisierte Temperatur gebracht werden.

Ein wie erfindungsgemäßer Kaltleiterwiderstand in Rohrform eignet sich insbesondere für die Beheizung von durchströmenden Flüssigkeiten, wobei sich das Rohr in einem mit entsprechendem Innendurchmesser versehenen Leitungsrohr befindet, durch das hindurch die Flüssigkeit strömt. Anstelle von Flüssigkeiten können auch Gase in der Weise beheizt werden. Der Vorzug der Verwendung von Kaltleitermaterial ist, daß dieses sich auf eine für das Material vorgegebene Temperatur stabilisiert. Dies ist insbesondere von Interesse, wenn Gase oder Flüssigkeiten, wie Z₀B. Benzin, zu beheizen sind, bei denen eine Überhitzung auf jeden Fall vermieden sein muß. Das Kaltleiterröhrchen kann von dem zu beheizenden Medium allseitig umströmt sein oder es kann der Durchfluß des Mediums auch auf den Rohrinnenquerschnitt oder 8Uf des Äußere des Rohres beschränkt sein. Die Rohrform ermöglicht bei relativ niedrigen elektrischen Spannungen, z.B. bei 6 Volt und 12 Volt, die Erzeugung

VPA 9/712/2138 .5.

509817/0417

relativ hoher Wärmeleistung, z.B. von etwa 100 Watt.

5 Patentansprüche 1 Figur

VPA 9/712/2138 -6-

50 98 17/0417

Claims (5)

1. Patentansprüche

   Λ.) Kaltleiterwiderstand mit auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten vorhandener elektrischer Kontaktierung, wobei die Kontaktierung auf einer der Seiten sperrfrei ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Kaltleiterwiderstand ein rohrförmiger Körper ist, bei dem die Rohrinnenseite mit einer für Kontaktierung auf Titanat-Keramik an sich bekannter Einbrennmetallisierung versehen ist und die Rohraußenseite eine an sich für Kaltleiter bekannte sperrfreie Kontaktierung hat.
2. 2. Kaltleiterwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des rohrförmigen Körpers wenigstens so groß gewählt ist, daß der bei der vorgegebenen Betriebsspannung in Flußrichtung noch auftretende Sperrwiderstend kleiner als der Kaltwiderstand für diese Wandstärke ist, wobei der Wert des Kaltwiderstandes zugrunde gelegt ist, der bei auf beiden gegenüberliegenden Flächen sperrfreier Kontaktierung bei der Betriebsspannung und dieser Wandstärke auftreten würde.
3. 3. Kaltleiterwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einbrennmetallisierung mit Silber verwendet ist.
4. 4. Kaltleiterwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einbrennmetallisierung mit Gold verwendet ist.
5. 5. Kaltleiterwiderstand nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , deß für die sperrfreie Kontaktierung eine Schichtfolge aus Chrom und Silber oder Gold vorgesehen ist, wobei die Chromschicht auf dem Kaltleitermaterial aufliegt und eine Dicke von wenigstens etwa 100 £ hat.

   509817/0417

   TPA 9/712/2178