DE2627192C2 - Verfahren zur Herstellung eines nichtlinearen keramischen Widerstandsmaterials - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines nichtlinearen keramischen WiderstandsmaterialsInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/105—Varistor cores
- H01C7/108—Metal oxide
- H01C7/112—ZnO type
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
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Description
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Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines keramischen Widerstandsmaterials
mit spannungsabhängiger Kennlinie aus Zinkoxid als Hauptbestandteil und weiteren Metallen bzw. metallhaltigen
Verbindungen als Zusatzstoffe, bei dem die genannten Ausgangsstoffe gemischt, kalziniert und
dann zerkleinert und aus dem durch Zerkleinerung gewonnenen Gemisch Körper geeigneter Gestalt
gepreßt, gebrannt und auf gegenüberliegenden Seiten mit Elektroden versehen werden.
Widerstandsmaterialien dieser Art sind beispielsweise durch die DE-OS 20 61 635 bekanntgeworden. Die
bekannten Widerstandsmaterialien können neben Zinkoxid als Zusatzstoffe Berylliumoxid, Wismutoxid,
Manganoxid, Strontium- und Bleioxid enthalten.
Ein Strom /, der durch ein Widerstandselement mit nichtlinearer Kennlinie beim Anlegen der Spannung V
fließt, kann angenähert durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
(0·
45
wobei Cder Spannung je Millimeter des Widerstandselementes entspricht, wenn die Stromdichte 1 mA/cm2
beträgt und λ der Exponent der Nichtlinearität der
Spannung ist Es ist erwünscht, daß C einen geeigneten Wert in Abhängigkeit von dem Einsatzgebiet des
Widerstandselementes besitzt und daß λ einen möglichst großen Wert erhält
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gewünschte Verhalten der Widerstandselemente mit
möglichst wenigen und darüber hinaus leicht verfügbaren Zusatzstoffen zu erzielen. Dabei wird ein kleiner
Wert der Konstanten Cangestrebt, um die Widerstandselemente als Überspannungsschutz bei niedrigen
Betriebsspannungen verwenden zu können.
Gemäß der Erfindung ist hierzu vorgesehen, daß als Zusatzstoffe Praseodym und Magnesium in Mengen von
0,08 bis 10 Atom-% und Kobalt in einer Menge von 0,1 bis 8 Atom-%, jeweils bezogen auf die Elemente,
verwendet werden.
Die genannten Zusatzstoffe werden im allgemeinen in Gestalt von Oxiden, wie z. B. PreOu, MaO und CO2O3,
verwendet, können aber auch in Gestalt anderer Verbindungen mit abweichender Formel verwendet
werden. Die Zusatzstoffe können aber auch in Gestalt der Elemente hinzugefügt werden, die während des sich
an die Mischung der Stoffe anschließenden Kalzinierungsvorganges in ihre Oxide umgewandelt werden. Die
gewünschten Eigenschaften der Widerstandselemenu. können durch die vielfältige Zusammenwirkung von
Praseodym, Magnesium und Kobalt erhalten werden. Wird nur einer dieser Stoffe verwendet, so weisen die
keramischen Widerstandsmaterialien nur einen sehr kleinen Wert « oder einen im wesentlichen ohmschen
Widerstand auf. Verwendet man dagegen nur Praseodym und Kobalt, so erhält man keramische Materialien
mit einem verhältnismäßig großen Wert λ, aber einen ebenfalls großen Wert C Nur bei gemeinsamer
Verwendung von Praseodym, Magnesium und Kobalt in den angegebenen Mengen und Mengenverhältnissen
erhält man keramische Materialien mit starker Spannungsabhängigkeit κ und kleiner Konstante C
Für die untere Grenze der Zusatzmenge von Praseodym und Kobalt von 0,08 Atom-% besteht
folgender Grund:
Obwohl sich die charakteristischen Eigenschaften der Widerstandselemente auch durch die Brenntemperatur
beeinflussen lassen, haben die Widerstandselemente keine brauchbaren Eigenschaften, wenn die benutzten
Mengen der Zusatzstoffe geringer als die angegebenen Grenzwerte sind, und die Eigenschaften der Elemente
werden darüber hinaus unbestimmt Liegen dagegen die Mengen der Zusatzstoffe über dem angegebenen
Grenzwert, d. h. 10 Atom-% für Praseodym und Magnesium sowie 8 Atom-% für Kobalt, so wird der
Exponent χ kleiner, und die Charakteristik der Elemente wird instabil.
Der Brennvorgang der gepreßten Widerstandselemente kann z. B. in Luft bei einer Temperatur zwischen
1150 bis 1400°C, vorzugsweise zwischen 1300 und 13500C, durchgeführt werden. Liegt die Brenntemperatur
unter 1150° C, so verringern sich die Dichte und die
mechanische Festigkeit der gebrannten Widerstandskörper. Zugleich werden die elektrischen Eigenschaften
geringwertiger. Bei Brenntemperaturen über 1400° C wird der Exponent« der erzeugten Widerstandskörper
kleiner, während es bei Brenntemperaturen oberhalb 15000C Schwierigkeiten bereitet, gleichförmig gebrannte
Materialien mit der erforderlichen Wiederholbarkeit und Beeinflußbarkeit der Eigenschaften zu erzeugen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert
Die F i g. 1 und 2 sind grafische Darstellungen der charakteristischen Eigenschaften keramischer Widerstandskörper
in Abhängigkeit von der Menge der benutzten Zusatzstoffe.
Verschiedene keramische Körper wurden in der folgenden Weise hergestellt:
Zu ZnO wurden Pr, Mg und Co in Gestalt ihrer Verbindungen Pr6On, MgO und Co2O3 in unterschiedlichen
Zusammensetzungsverhältnissen und Mengen hinzugefügt. Die so erhaltene Mischung wurde ausreichend
geknetet und bei 700° C eine Stunde kalziniert. Jede der so erhaltenen Substanzen wurde ausreichend
gemahlen, in kreisförmige Scheiben mit einem Durchmesser von 16 Millimetern geformt und bei unterschiedlicher
Temperatur eine Stunde lang gebrannt Die so erzeugten keramischen Körper wurden auf eine Dicke
von 1 Millimeter geschliffen, auf gegenüberliegenden Oberflächen wurden Elektroden angebracht, und dann
wurden die Eigenschaften der keramischen Körper gemessen. Im folgenden wird anstelle von C die
Spannung V, beim Durchgang eines Stromes von 1 mA angegeben.
Die Fig. 1 zeigt die Veränderungen der Werte des
Exponenten α in Abhängigkeit von den >-.ugefügten
Mengen von Praseodym als Parameter in einem Fall, wo
die Brenntemperatur 13000C betrug. In der Fig. 1
entsprechen die Kurven 1,2,3,4,5 und 6 Zusatzmengen
von Praseodym in einer Menge von 0,08,0,1,0,3,1,3 und
6Atom-%.
In der Fig.? sind verschiedene erhaltene Werte von
Vi für die keramischen Körper aufgetragen, die unterschiedliche Werte von <x entsprechend den Kurven
1 bis 6 in F i g. 1 besitzen, in Abhängigkeit von der hinzugefügten Menge von Kobalt
Aus den F i g. 1 und 2 geht hervor, daß die keramischen Körper einen großen Wert von <x und
einen kleinen Wert von Cbesitzen.
Die keramischen Korper gemäß der Erfindung eignen sich besonders zum Schutz unterschiedlicher elektronischer
Geräte für niedrige Spannungen, z. B. für Halbleiterelemente, wie Transistoren, Dioden oder
Thyristoren.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines keramischen Widerstandsmaterials mit spannungsabhängiger Kennlinie aus Zinkoxid als Hauptbestandteil und weiteren Metallen bzw. metallhaltigen Verbindungen als Zusatzstoffe, bei dem die genannten Ausgangsstoffe gemischt, kalziniert und dann zerkleinert und aus dem durch Zerkleinerung gewönnenen Gemisch Körper geeigneter Gestalt gepreßt, gebrannt und auf gegenüberliegenden Seiten mit Elektroden versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoffe Praseodym und Magnesium in Mengen von 0,08 bis 10 Atom-% und Kobalt in einer Menge von 0,1 bis 8 Atom-%, jeweils bezogen auf die Elemente, verwendet werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50080595A JPS524094A (en) | 1975-06-30 | 1975-06-30 | Voltage non-linearity resistance porcelain |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2627192A1 DE2627192A1 (de) | 1977-01-20 |
DE2627192C2 true DE2627192C2 (de) | 1983-12-08 |
Family
ID=13722677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762627192 Expired DE2627192C2 (de) | 1975-06-30 | 1976-06-16 | Verfahren zur Herstellung eines nichtlinearen keramischen Widerstandsmaterials |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS524094A (de) |
DE (1) | DE2627192C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54163395A (en) * | 1978-06-14 | 1979-12-25 | Fuji Electric Co Ltd | Voltage nonlinear resistive porcelain |
-
1975
- 1975-06-30 JP JP50080595A patent/JPS524094A/ja active Granted
-
1976
- 1976-06-16 DE DE19762627192 patent/DE2627192C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2627192A1 (de) | 1977-01-20 |
JPS5329382B2 (de) | 1978-08-21 |
JPS524094A (en) | 1977-01-12 |
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