DE2605252A1

DE2605252A1 - Elektrischer widerstand mit einem widerstandskoerper aus siliciumcarbid mit negativem temperaturkoeffizienten

Info

Publication number: DE2605252A1
Application number: DE19762605252
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hendrik Hagen; Wilhelmus Francisc Knippenberg; Gerrit Verspui
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-02-17
Filing date: 1976-02-11
Publication date: 1976-08-26
Also published as: AU497881B2; FR2301076A1; JPS51107498A; AU1109076A; SE405905B; NL7501811A; IT1057192B; SE7601625L; CH621015A5; GB1529625A; FR2301076B1; BE838626A; CA1081450A; JPS6012761B2

Description

Ρΐίλ 79 υ 3

AUDA/Va/AB/CB 28.1.1976

GÜNTHER M. DAVID 2605252

Anmslder: K. V. FKlVS' üLOriLAdäPENFAöfil

Ak^ P/VA^r79 O j

Anmeldung vom« /} , 2 I' ^Cf '? £~

"Elektrischer Widerstand mit einem Widerstandskörper aus Siliciumcarbid mit negativem Tempera turko effizienten".

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Widerstände mit einem Widerstandskörper aus dotiertem polykristallinem Siliciumcarbid mit negativem Temperaturkoeffizienten, die sogenannten NTC-Widerstände_r and auf ein Verfahren zur Herstellung von Widerstandskörpern für derartige elektrische Widerstände.

Elektrische Widerstände auf Basis dotierten

polykristallinen hexagonalen Siliciumcarbids sind bereits bekannt. Die bekannten Widerstände werden aus Siliciumcarbid hergestellt, das durch Anwendung des sogenannten Achseson-Vorgangs erhalten ist.

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Dabei wird ein Gemisch, von SiO_ und Kohlenstoff, dem eine Verbindung des zu verwenden Dotierungsmaterials , z.B. B₂0_ oder A1₂D„, zugesetzt ist, auf etwa 25ΟΟ C erhitzt, gemahlen und dann gesiebt. Durch Sinterung des gegebenenfalls mit einem Bindemittel versehenen Pulvers nach der Formgebung werden Widerstandskörper erhalten, die, je nach dem angewandten Verfahren, (nach dem Anbringen von Elektroden)als Erhitzungselement oder als spannungs— abhängige Widerstände verwendet werden können. Dieses bekannte Verfahren, bei dem auch Rekristallisation auftritt, wurde ebenfalls für die Herstellung von Thermistoren (siehe die USA-Patentschrift 2.9l6»46o) vorgeschlagen; dabei bildet sich polykristallines hexagonales Siliciumcarbid. Ein Nachteil dieses Verfahrens neben anderen nachstehend noch zu beschreibenden Nachteilen ist der, dass Widerstandskörper mit den für NTC—Widerstände erforderlichen kleinen Abmessungen sich mit höher Ansprechgeschwindigkeit schwer herstellen lassen. NTC-Widerstände auf Basis von Siliciumcarbid wurden auch aus Einkristallen (USA-Patentschrift 2.85h.36kl J. Sc. Inst. 42, S. 342 (1965) und die niederländischen Patentanmeldungen 6.6T3.O12 und 6.617.544) hergestellt, die mit B oder Al dotiert waren. Die Hersbellung von NTC— Widerständen geringer Abmessungen ist jedoch umständlich.

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Das Ausmass der Änderung bei zunehmender Temperatur des Viderstandswertes dieser bekannten Widerstandskörper aus dotiertem einkristallinem Siliciumcarbid hängt u.a. von der Ionisationsenergie des durch den Einbau des Dotierungselements herbeigeführten Zentrums ab. Die Zunahme der elektrischen Leitung mit der Temperatur wird im wesentlichen durch diese lonisationsenergie bestimmt : je höher diese Energie ist, desto höher ist der Widerstandswert und desto stärker ist die Temperaturabhängigkeit ,\ auch bei höherer Temperatur.

Die Aktivie rung's energie der elektrischen Leitung dotierten Materials, die der lonisationsenergie des genannten Zentrums entspricht, hängt von verschiedenen Faktoren, u.a. von der Art und der Konzentration des Dotierungselements ab.

Von dem bekannten mit Bor dotierten einkristallinen Siliciumcarbid ist die Aktivierungsenergie höchstens 0,39 eV und für das mit Aluminium dotierte einkristalline Siliciumcarbid höchstens 0,27 eV.

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Diese Aktivierungsenergien bestimmen die obere Grenze des Temperaturbereiches, in dem diese bekannten iriit B bzw. Al dotierten Siliciumcarbidwiderstände als NTC-¥iderstände in der Praxis brauchbar sind. Diese obere Grenze liegt bei etwa 700'C. Diese Temperatur gilt auch für die obere Grenze in bezug auf die Brauchbarkeit von NTC-Widerständen auf Basis dotierten polykristallinen hexagonalen Siliciumcarbids (siehe die vorgenannte USA-Patentschrift 2.916.460).

Ein NTC-Widerstand auf Basis nichtdotierten polykristallinen kubischen Siliciumcarbids zur Anwendung im Temperaturbereich von etwa 700 °C bis zu etwa 18OO~C ist in der niederländischen Patentanmeldung 6.701.216 beschrieben. Zur Anwendung im Bereich von etwa 700°C bis zu etwa 1200 C muss das nichtdotierte Siliciumcarbid_ides Widerstandskörpers eine hohe Reinheit besitzen. Dies lässt sich in der Praxis schwer"verwirklichen. Derartige Widerstände weisen ausserdem sehr hohe Widerstandswerte auf, wodurch die praktische Anwendbarkeit in erheblichem Masse beschränkt ist.

Die Erfindung bezweckt u.a., elektrische Widerstände mit Widerstandskörpern aus Siliciumcarbid zu schaffen, die sich zur Anwendung als NTC-Widerstände in dem Temperaturbereich unter so-

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wie über 7OO"C, und zwar in dein ganzen Temperaturbereich von etwa O⁰C bis zu etwa 18OO°C, eignen.

Weiterhin bezweckt die Erfindung, auf einfache Weise Widerstandskörper aus dotiertem polykristallinen! kubischem Siliciumcarbid herzustellen, die bei NTC-Widerständen geringer Abmessungen Anwendung finden können.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand mit einem aus dotiertem, kristallinem Siliciumcarbid bestehenden Widerstandskörper, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper aus P-dotiertem pyrolytischem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid besteht.

Ein Körper aus pyrolytischem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid kann unter Verwendung eines an sich bekannten Pyrolysevorgangs zum Anbringen polykristallinen Siliciumcarbids auf einem Träger hergestellt werden (siehe Appl. Phys. Letters, Band 9, Nr. 1, S. 37-39).

Nach der Erfindung wird ein Verfahren verwendet, bei dem ein hochschmelzender Träger mit einer Schicht aus dotiertem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid dadurch überzogen wird, dass ein Gasgemisch, eine gasförmige Silicium- und eine gasförmige Kohlenstoffverbindung oder eine gasförmige Siliciumkohlenstoffverbindung und weiter eine gasförmige Verbindung eines Dotierungselements

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enthält, entlang eines auf eine derartige Temperatur erhitzten Trägers geführt wird, dass Pyrolyse der genannten gasförmigen Verbindungen unter Ablagerung dotierten polykristallinen kubischen Siliciumcarbids auf dem Träger stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindung des Dotierungselements lediglich eine Verbindung eines eine P-Dotierung herbeiführenden Elements verwendet wird.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird auf einem Träger eine Schicht aus dotiertem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid abgelagert, die über die ganze Schicht P-leitend ist, dadurch, dass während der Anbringung der Schicht lediglich eine Verbindung eines eine P-Dotierung herbeiführenden Elements verwendet wird.

Das Anbringen einer Schicht polykristallinen kubischen Siliciumcarbids auf einem Träger durch Pyrolyse an dem erhitzten Träger ist ein an sich bekanntes Verfahren. Als Silicium-Kohlenstoffhaltige Verbindungen werden dabei vielfach Alkylchlorisilane, z.B. MethyI-trichlorsilan, in Wasserstoff unter einem Druck von 1 Atm. verwendet. Die Temperatur des Trägers

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wird meist zwischen 1OOO°C und 2000°C gewählt. Die Erhitzung des Trägers kann direkt oder indirekt, z.B. induktiv oder durch Stromdurchgang oder durch Strahlung erfolgen.

Als hochschmelzendes Trägermaterial kommt z.B. Wolfram, Molybdän, Kohlenstoff, Aluminiumoxid oder Zirkonoxid in Betracht. Ein Träger kann völlig aus einem solchen Material oder aus einem mit einem dieser Materialien überzogenen Gegenstand, z.B. einem aus Aluminiumoxid hergestellten, mit Kohlenstoff überzogenen Gegenstand, bestehen.

Der Träger wird vorzugsweise in Form eines Drahtes oder Bandes, insbesondere in Form eines Drahtes, verwendet. Bei Anwendung eines Drahtes als Träger ist es möglich, Erzeugnisse zu erhalten, mit deren Hilfe NTC-Widerstände mit kleinen zu sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden können. Diese Elemente weisen infolge ihrer geringen Wärmekapazität und geringen Trägheit eine grosse Empfindlichkeit auf.

Als Verbindung eines eine P-Dotierung herbeiführenden Dotierungselements wird eine Verbindung vnn Bor, Aluminium oder Beryllium z.B. Borhydrid (B₂H^), A1C1„ oder BeCl₂ verwendet. Es wurde gefunden, dass der elektrische

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Widerstand und auch die Aktivierungsenergie und somit der Widerstand und das elektrische Verhalten eines elektrischen Widerstandes nach der Erfindung in mehr als einer Hinsicht eine andere Abhängigkeit von der Konzentration des Dotierungselements in der Siliciumcarbidschicht aufweisen als sich auf Grund der bekannten Daten erwarten liesse. Dies ergibt sich u.a. aus dem Nächst eh end en.

Zm Vergleich zu den bekannten elektrischen Widerständen mit Widerstandskörpern aus dotiertem ein- oder polykristallinem Siliciumcarbid weist ein elektrischer Widerstand nach der Erfindung in verschiedenen Hinsichten ein anomales Verhalten auf. Dies macht sich u.a. durch folgendes bemerkbar :

- Die Aktivierungsenergie und der elektrische Widerstand nehmen mit zunehmendem Gehalt an Dotierungselement auf einen Höchstwert zu und nehmen dann ab;

- die Aktivierungsenergie und der spezifische elektrische Widerstand sind erheblich grosser als die der bekannten elektrischen Widerstände auf Basis dotierten ein- oder polykristallinen hexagonalen Siliciumcarbids. ».-·'■

Ein anderer unerwarteter neuer Effekt des Verfahrens nach der Erfindung macht sich darin

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bemerkbar, dass die Aktivierungsenergie des Widerstandes von der Pyrolysetemperatür beim Anbringen der Schicht dotierten pyrolytischen polykristallinen kubischen Siliciumcarbids abhängig ist, mit der Massgabe, dass bei Anwendung einer höheren Pyrolysetemperatur po.lykri st alline s Siliciumcarbid mit höher Aktivierungsenergie erhalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt die Beziehung zwischen dem spezifischen Widerstand und der Temperatur einer Anzahl erfindungsgemässer und nicht-erfindungsgemässer NTC-Widerstände.

Bei verschiedenen Versuchen war ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm in einer Quarzglasglocke (Durchmesser 10 cm., Länge 50 cm) angebracht. Der W-Draht war an Kohleelektroden befestigt und war über eine Länge von 30 cm dem Pyrolysegas ausgesetzt. Der Draht wurde durch direkten Stromdurchgang auf etwa 1250°C erhitz-t. 12 Minuten lang wurde durch die Glocke ein Gasgemisch aus Wasserstoff, Methyltrichlorsxlan (SiCl„.CH„) und Borhydrid (B₂HLj) hindurchgeleitet. Strömungsgeschwindigkeit : 2 l/min. Die Konzentration von Methyltrichlorsxlan war 15 Vol.$. In allen

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Versuchen wurde eine 300 /um dicke Schicht aus kompaktem P-dotiertem polykristallinem kubischem • Siliciumcarbid erhalten.

Der mit der 300 /um dicken Siliciumcarbidschicht überzogene Draht·, wurde in. Stücke unterteilt. Aus den Stücken wurden dadurch ¥iderstände hergestellt, dass das an deren beiden Enden auf den Aussenoberflächen über eine Länge von 3»0,mm Elektroden mit Hilfe einer GoId-Tantal-Legierung {99 i° Au, 1 ^a Ta) angebracht wurden.

Derartige Widerstände wurden aus Proben hergestellt, die bei verschiedenen Pyrolyseversuchen erhalten worden waren, (Bei den Pyrolyseversuchen waren alle Bedingungen gleich, mit Ausnahme der Konzentration an Borhydrid). An den erhaltenen Widerständen wurden Widerstandsmessungen durchgeführt .

In der Tabelle ist die Beziehung zwischen den angewandten Konzentrationen an Borhydrid im Pyrolysegas (Spalte 1) dem gemessenen Widerstandswert (Spalte 3) und der Aktivierungsenergie bei 65Ο"C (Spalte 2) (auf bekannte Weise aus der Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von der Temperatur des Widerstandskörpers des elektrischen Widerstandes berechnet) (siehe auch die Figur) angegeben.

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. /ftf.

TABELLE

Konzentration Borhydrid (in Vol.#)	Aktivierungs- energie (in e.V.)	elektrischer Widerstand (inilcm bei 25°c) j
9.1O"³	O.36	2.10 j
2.10~²	O.5O	5.1O^{5 !}
9.1O"²	O.56	6.1O⁵ j
5.10"¹	O.5O	9.1O⁴
9. 1O~¹	0. 10	4.0

Aus diesen Ergebnissen lässt sich erkennen, auf welche Weise einer der vorgenannten Parameter, mit denen die Eigenschaften der erfindungsgemässen elektrischen Widerstände einstellbar sind, und zwar die Konzentration der Verbindung des Dotierungselements (in diesem Falle B—EL·-) in dem Pyrolysegas - und damit die Konzentration des Dotierungselements (in diesem Falle B) in der Schicht aus pyrolytischem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid - die Widerstandswerte und die Aktivierungsenergien der Widerstände beeinflusst. Bei zunehmender Konzentration an B^IL·- im Pyrolysegas nimmt der elektrische Widerstand - und auch die Aktivierungsenergie - zunächst, zu und dann ab.

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Weiter ist aus der Tabelle ersichtlich., dass bei der gewählten Pyrolysetemperatur (etwa 125O⁰C) gute bis sehr gute NTC-Widerstände bei Anwendung von etwa 5·10 VoI^ bis zu etwa 7·10 Vol.$ Bp^H6 in dem Byrolysegas erhalten werden können. Dies trifft, wie gefunden wurde, in dem ganzen Temperaturbereich von etwa 1200 bis zu etwa 135O°C zu.

Bei höherer Temperatur ist der Bereich von Konzentrationen von BpEL- in dem Pyrolysegas, in dem elektrische Widerstände erhalten werden können, die das vorgenannte anomale Verhalten aufweisen, klein. Bei etwa 1350 bis zu etwa 1500^oC erstreckt sich dieser Bereich z.B. von etwa 2.10~³ Vol.# bis zu etwa 5.10~² Vol.$. Wie bereits erwähnt wurde, weisen derartige Widerstände höhere Aktivierungsenergien auf.

In der Figur ist für verschiedene elektrische Widerstände der spezifische elektrische Widerstand ( I- in Ohm.cm) als Funktion der Temperatur (T = Absoluttemperatur in °κ) dargestellt.

Die Kurven 3> ^- und 5 beziehen sich auf elektrische Widerstände nach der Erfindung; die Kurven 1 und 2 sind vergleichsweise gegeben.

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Die Kurve 1 bezieht sich, auf einen elektrischen Widerstand mit als Widerstandskörper einem Einkristall aus mit Al dotiertem hexagonalem SiC (Al-Konzentration: 0,025 Gew.^); die Kurve 2 bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand mit als Widerstandskörper einem Einkristall aus mit B dotiertem hexagonalem SiC (B-Konzentratinn : 0,03 Gew.^).

Die Kurve 3 bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand nach der Erfindung mit einem Widerstandskörper aus Al-dotiertem pyrolytischem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid. Bei der Herstellung des Widerstandskörpers war die Pyrolysetemperatur 1200°C; die Konzentration an der Verbindung des Dotierungselements (Aid«) betrug 0,01 Vol.$ im Pyro,lysegas (Wasserstoff von 1 Atm. mit 15 Vol.# SiCl CH₃).

Die Kurven h und 5 beziehen sich auf elektrische Widerstände nach der Erfindung mit Widerstandskörpern aus B-dotiertem pyrolytischem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid. Bei der Herstellung des Widerstandskörpers des Widerstandes nach der Kurve k betrug die Pyrolysetemperatur 1200°C und die Konzentratinn an B„H^ im Pyrolysegas 0,04 Vol.$ und bei dem Widerstand gemäss der Kurve 5 14OO°C bzw. 0,007 Vol. #.

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Aus der Figur geht deutlich die viel stärkere Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes der Widerstandsmaterialien nach der Erfindung (Kurven 3» ^ und 5) als bei den bekannten Widerstandsmaterialien (Kurven 1 und 2) hervor.

Auch ist aus der Figur ersichtlich, dass die mit B dotierten Widerstände eine stärkere Abhängigkeit als die mit Al dotierten elektrischen Widerstände nach der Erfindung aufweisen (und dass für die ersteren Widerstände die Aktivierungsenergie grosser als für die letzteren Widerstände ist, was sich aus der steileren Neigung der Kurven für B-dotierte Widerstände ergibt). Weiter ergibt ein Vergleich der Kurven h und 5» dass bei höherer Pyrolysetemperatur Widerstände mit stärkerer Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes (grösserer Aktivierungsenergie) erhalten werden.

Bei Anwendung einer Verbindung von Aluminium als Dotierungselement werden bei den Pyrolysetemperaturen von etwa 1200 - 1500⁰C im Pyrolysegas vorzugsweise Konzentrationen dieser Verbindung von 0,002 - 0,07 Vol. # verwendet.

Die durch das erfindungsgemässe Verfahren erhaltenen Widerstände aus mit Al dotiertem polykristallinen! kubischem Siliciumcarbid

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3 4 weisen spezifische Widerstände von 10 _ 10 Ohm. cm (Aktivierungsenergie von 0,3-0, h eV auf.

Bei Anwendung von Al sowie von B als Dotierungselement gilt, dass jedes Vol.$ der Verbindung desselben im Pyrolysegas einen Gehalt an etwa 1 Gew.$ des Dotierungselements in der SiC-Schicht bei einer Temperatur von 1200°C. Bei einer Pyrolysetemperatur von 14OO°C entspricht jedes Vol.$ 0,3 Gew. $. Bei dazwischen liegenden Pyrolysetemperatüren werden proportionale Werte des Dotierungselementgehalts gefunden.

Das Verfahren nach der Erfindung kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Für das diskontinuierliche Verfahren kann die für einen ähnlichen Vorgang zum Anbringen einer Schicht aus polykristallinem Siliciumcarbid auf einem Träger verwendete Ausführungsform gewählt werden (siehe z.B. die USA-Patentschrift 3.157.5^1). Für das kontinuierliche Verfahren kann z.B. eine Ausführung entsprechend der in Appl. Phys. Letters. Band 9, Nr. 1, S. 37-39 beschriebenen Ausführung gewählt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung kann vorteilhaft auf kontinuierliche Weise durchgeführt werden, wenn der Träger, auf dem die Siliciumcarbidschicht abgelagert wird, draht- oder bandförmig ist,

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Der Träger wird allseitig mit einer Siliciumcarbidschicht überzogen. In der Praxis wird der überzogene Draht oder das überzogene Band in Stücke der gewünschten Länge geteilt. Der Trägerdraht oder das -bandkann als Elektrode benutzt werden; dazu eignen sich besonders gut Draht oder Band aus Wolfram oder Kohlenstoff, und in etwas geringerem Masse Molybdän, weil diese Stoffe elektrisch leitend sind und in bezug auf ihr Wärmeausdehnungsverhalten mit Siliciumcarbid übereinstimmen. Eine oder mehrere andere Elektroden können z.B. auf die in der USA-Patentschrift 3.047.^39 beschriebene Weise angebracht werden. Dabei wird eine Legierung von Gold und Tantal verwendet.

Es wurde gefunden, dass auch auf andere Weise geeignete Elektroden angebracht werden können. Dazu wird der mit der Siliciumcarbidschicht überzogene Träger - nachdem in einem ersten Reaktionsraum diese Schicht in einem kontinuierlichen Verfahren angebracht ist - in einen zweiten Reaktionsraum geführt, der auf gleiche Weise wie der erste ausgeführt ist und in dem durch Pyrolyse auf dem erhitzten mit einer SiC-Schicht überzogenen Draht eine dünne Schicht aus Metall, z.B. Wolfram oder Molybdän, oder Kohlenstoff angebracht wird.

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So wurde z.B. bei einer Aussetzungsdauer von 2 Minuten eine Wolframschicht in Form eines Mantels mit einer Dicke von 50 /um durch Pyrolyse von WF,- bei 800°C Drahttemperatur aus einem Gasgemisch von 75 Vol.$ Wasserstoff und 25 Vol.$ WF^ angebracht. Gaszufuhr 500 cm³/min.

Aufentsprechende Weise wurde in einem anderen Fall eine Molybdänschicht (in Form eines Mantels) mit einer Dicke von 25 /um angebracht. Drahttemperatur 800°C, Aussetzungsdauer 2 Minuten; Gasgemisch 90 Vol. 4> H₀ .und 10 Vol.^MoF,-

et

Gaszufuhr 500 cm³/min.

Eine Kohlenstoffschicht (in Form eines Mantels) wurde durch Pyrolyse von Propan (Druck 100 Torr) angebracht. Drahttemperatur 1250⁰C; Aussetzungsdauer 30 Minuten; Schichtdicke 7/^um. Gas zufuhr 10 l/min.

An den Stellen, an denen bei den Widerständen kein Metall erwünscht ist, kann dies z.B. durch Abbrennen, Funkenzerspanung, Abschleifen oder Ätzen, entfernt werden.

Für die Ausführung der aus den erhaltenen Erzeugnissen herzustellenden elektrischen Widerstände kann gegebenenfalls der Träger als Elektrode verwendet werden. Das Anbringen von Zu- oder

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Abführungsdrahten kann auf an sich bekannte leise, z.B. durch Löten mit einer Au-Ta-Legierung, afer z.B. durch Punktschweissen erfolgen. Letzteres ist besonders vorteilhaft in denjenigen Fällen, in denen ein Metallträger als Innenelektrode verwendet wird.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist die, bei der nicht ein, sondern zwei oder mehr, oder vorzugsweise zwei parallel nebeneinander angeordnete Träger durch den Reaktionsraum, in dem auf denselben der Siliciumcarbidüberzug angebracht wird, geführt werden. Aus dem dabei erhaltenen Erzeugnis können, nachdemes in Stücke der gewünschten Länge geteilt worden ist, ohne Anbringung weiterer Elektroden elektrische Widerstände hergestellt werden, indem an den verschiedenen,durch das bei dem Verfahren gebildete Siliciumcarbid voneinander getrennten Elektroden Zu- oder Abführungsdrähte, z.B. durch Punktschweissen angebracht werden.

•Durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung können elektrische Widerstände hergestellt werden, die als NTC-Widerstände in einem grossen Temperaturbereich, und zwar von etwa O⁰C bis zu etwa 18OO°C, anwendbar sind.

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Darunter ist zu verstehen, dass es mit diesem Verfahren möglich ist, NTC-Widerstände herzustellen, die sich besonders gut zur Anwendung in einem bestimmten Temperaturbereich, z.B. von etwa O°C bis zu 700⁰C, oder in einem Bereich von etwa 7OO°C bis zu 1200⁰C, oder z.B. in einem Bereich von etwa 1200°C bis zu etwa 18OO°C, eignen.

Dies ist dadurch möglich, dass die Art und die Konzentration des Dotiernngselements und die Systemvariablen, wie die Pyrolysetemperatur, wie sich herausstellt, Parameter sind, mit denen der elektrische Widerstand und die Temperaturabhängigkeit derart einstellbar sind, dass der zur Anwendung in einem bestimmten Temperaturbereich geeigneteste NTC-Widerstand hergestellt werden kann.

Wie in Kurve 5 der Figur angegeben ist, können mit diesem Verfahren NTC-Widerstände erhalten werden die neben den bereits genannten Vorteilen eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, die in dem Temperaturbereich über 300⁰C grosser ist als in der USA-Patentschrift 2,916.46O, Kurve A, beschrieben ist.

Wichtige Anwendungen elektrischer Widerstände nach der Erfindung in dem Temperaturbereich

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von etwa 7OO°C bis zu etwa 1200⁰C sind die Temperaturregelung von öfen für industriellen und Haushaltgebrauch und die von bei Verbrennungsmotoren, u.a. von Kraftwagen, verwendeten Sensoren.

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Claims

PHN 7903

.TENTANSPRUECHE:

Elektrischer Widerstand mit einem aus dotiertem polykristallinem Siliciumcarbid bestehenden Widerstandskörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandskörper aus P-dotiertem pyrolytischem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid besteht.
2. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus P-dotiertem pyrolytischem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid bestehende Widerstandskörper den Überzug eines leitenden oder nichtleitenden Trägers bildet.
3· Elektrischer Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein Draht oder Band ist.
4. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 3₉ dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Träger aus einem Element der durch Wolfram, Kohlenstoff und Molybdän gebildeten Gruppe besteht.
5· Elektrischer Widerstand nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als P-Dotierungselement Bor oder Aluminium vorhanden ist.
6. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich in einem Widerstandskörper zwei oder mehr parallele, durch eine Schicht aus P-dotiertem pyrolytischem polykristal-

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lineni kubischem Siliciumcarbid voneinander getrennte Träger befinden.
7· Elektrischer Widerstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der leitenden Träger als Elektrode dient.
8. NTC-Widerstand nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.
9· Verfahren zur Herstellung eines Widerstandskörpers für einen elektrischen Widerstand, bei dem ein Gasgemisch (Pyrolysegas), das eine gasförmige Siliciumverbindung und eine gasförmige Kohlenstoffverbindung oder eine gasförmige Silicium-Kohlenstoffverbindung und ausserdem eine gasförmige Verbindung eines Dotierungselements enthält, entlang eines auf eine derartige Temperatur erhitzten Trägers geführt wird, dass Pyrolyse der genannten gasförmigen Verbindungen unter Ablagerung dotierten polykristallinen kubischen Siliciumcarbids auf dem Träger stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein hochschmelzender Träger mit einer kompakten Schicht aus P-dotiertem polykristallinem kubischem Siliciumcarbid überzogen wird und dass als Verbindung des Dotierungselements lediglich eine Verbindung eines eine P-Dotierung herbeiführenden Elements verwendet wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass als Träger ein leitender oder nichtleitender draht- oder bandförmiger Träger verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger ein Draht verwendet wird, der aus einem Element aus der durch Wolfram, Kohlenstoff und Molybdän gebildeten Gruppe besteht.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindung eines Dotierungselements eine Verbindung von Bor verwendet wird.
13· Verfahren nach Ansprüchen 9 t>is 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindung eines Dotierungselements eine Verbindung von Aluminium verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Bor bei einer Pyrolysetemperatur zwischen 1200 und 135O°C in einer Konzentration von 5.10 ^J Vol.# - 7.10 Vol.$ des Pyrolysegases verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Bor bei einer Pyrolysetemperatur zwischen 1350 und 1500°C

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PHN 7903

-air* 28.1.1976

in einer Konzentration von 2.10 $ 5.10 Vol.5^ des Pyrolysegases verwendet wird. i6. Verfahren nach. Anspruch. 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Aluminium bei einer Pyrolysetemperatur zwischen 1200 und 1500~C in einer Konzentration von 2.10 -7· 10 V0I.9& des Pyrolysegases verwendet wird. 17· ¥iderstandskörper, der durch Anwendung eines Verfahrens nach einem der mehreren der Ansprüche 9 bis 16 hergestellt ist.

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