DE2800495C2 - Nichtlinearer Widerstand auf der Basis von Zinkoxid - Google Patents

Nichtlinearer Widerstand auf der Basis von Zinkoxid

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DE2800495C2
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    • 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
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    • H01C7/112—ZnO type

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Description

0,2 bis 15 Mol-%
0,05 bis 2 Mol-%
0,5 bis 2 Mol-%
60
wobei V1 und V2 bestimmte Spannungen bedeuten und /, und I2 die bei diesen Spannungen fließenden Ströme. Ein Widerstand mit dem Wert α = 1 ist ein Ohmscher Widerstand. Die Nicht-Linearität ist umso höher, je höher der α-Wen ist. Der nichtlineare Widerstand gemäß der DE-OS 25 25 054 kann α-Werte bis hinauf zu etwa 40 aufweisen. Ein solcher α-Wert ist immer noch unzureichend. Ferner kommt es bei Spannungsstoßbeanspruchung zu einer beträchtlichen Änderung des C-Wertes.
Aus der DE-AS 2061 635 und der DE-PS 1802452 sind bereits nichtlineare Widerstände auf der Basis von Zinkoxid bekannt, welche neben Kobaltoxid auch Bariumoxid enthalten können, wobei jedoch stets auch Wism utoxid vorhanden ist. Dieses ist leicht flüchtig und verdampft während des Sinterns. Außerdem sind die α-Werte äußerst niedrig. Weitere nichtlineare Widerstände auf der Basis von ZnO mit einem Gehalt an CoO und einem Seltenerdoxid sind aus der DE-OS 25 25 053, der DE-OS 25 29 279, der DE-OS 25 29 280 und der DE-OS 25 29 281 bekannt. In allen Fällen sind die α-Werte unzureichend.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen nichtlinearen Widerstand der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sehr hohe α-Werte verwirklicht werden und daß sich der C-Wert bei Spannungsstoßbeanspruchung möglichst wenig ändert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen nichtlinearen Widerstand der folgenden Zusammensetzung gelöst:
45
Die Erfindung betrifft einen nichtlinearen Widersland mit einem Keramiksinterkörper auf der Basis von Zinkoxid mit einem Gehalt an Kobaltoxid als weiterer Hauptkomponente und einem Seltenerdoxidzusatz in relativ geringer Menge.
Ein solcher nichtlinearer Widerstand, worunter ein spannungsabhängiger Widerstand verstanden werden soll, ist bekannt aus der DE-OS 25 25 054. Damit wird bereits eine recht gute Nicht-Linearität der Strom-Spannungs-Charakteristik erreicht. Die Strom-Spannungs-Charakteristik derartiger Widerstände wird gewöhnlich durch die folgende Gleichung dargestellt:
V C
wobei V die am Varistor angelegte Spannung bedeutet und wobei / den durch den Varistor fließenden Strom bedeutet. C und ι sind Konstanten, welche vom verwendeten Varistormaterial abhängen. Der jeweils günstigste ('-Wert hängt ab von der Verwendung des Varistors. Es ist daher eine Einsteilbarkeit des C-Wertes innerhalb eines weiten Bereiches erwünscht. Der Exponent α wird aus folgender Gleichung ermittelt:
99,74 bis 69 Mol-%
0.1 bis 20 Mol-%
0,05 bis 5 Mol-%
0,1 bis 5 Mol-%
0,01 bis 1 Mol-%
ZnO
CoO
eines Seltenerdoxids, berechnet als R2O3, ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Lanthan, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und/oder Lutetium,
Calciumoxid, Strontiumoxid
und/oder Bariumoxid, sowie
eines Oxids der Zusammensetzung M1O2, wobei M' für Silicium, Germanium, Zinn, Titan, Zirkon, Hafnium oder Cer steht oder eines Oxids der Zusammensetzung M2O3, wobei M" für Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Yttrium, Chrom, Eisen und Antimon steht.
Der nichtlineare Widerstand zeigt eine noch bessere Nicht-Linearität bei einem Gehalt von 99,24 bis 80,8 Mol-% Zinkoxid. 0,05 bis 2 Mol-% des Seltenerdoxids, berechnet als R2O3, 0,5 bis 2 Mol-% des Calciumoxids, Strontiumoxids und/oder Bariumoxids, 0,2 bis 15 Mol-% Kobaltoxid, berechnet als CoO, und ferner 0,01 bis 0,2 Mol-% eines Oxids der Zusammensetzung MO2 oder der Zusammensetzung M2O3. Die optimale Menge der letzteren beiden Oxide hängt ab von der Menge des Kobaltoxids. Das Mol-Verhältnis MO2ZCoO oder das Mol-Verhältnis Mi'03/Co0 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,002 bis 0,1.
Es ist besonders bevorzugt, das Zinkoxid und das Kobaltoxid mit einem der folgenden Seltenerdoxide zu kombinieren: Nd,O,, Sm2O1, Pr2O,, Dy2O,, La2O3 sowie
28 OO
mit BaO oder SrO sowie mit Al2O3, Ga1O3, In2O3, Y2O3, TiO2 oder SnO2.
Der Sinterkörper aus Zinkoxid ist ein Halbleiter vom η-Typ mit relativ niedrigem Widerstand. Bei einem Sinterkörper aus den oben genannten Oxiden beobachtet man jedoch, daß eine äußerst dünne Isolierschicht des spezifischen Seltenerdoxids, des spezifischen Erdalkalimetalloxids, des Kobaltoxids und des dreiwertigen oder vierwertigen Elementoxids an der Grenzfläche der Zinkoxidkörner ausgebildet wird. Es wird angenommen, daß die ausgezeichnete Nichtlinearität und die Lebensdauer des Varistors aus diesem Keramikkörper auf der ausgezeichneten Charakteristik der Isolierschicht der Oxide als Potentialbarriere beruht. Das Oxid der Formeln MO2 oder M2O3 ist als Komponente der Isolierschicht wertvoll und dient ferner der Verbesserung der Nichtlinearilät durch Auflösung in der kristallinen Phase des Zinkoxid* in Form einer festen Lösung. Hierdurch wird der Widerstand dieser Phase beträchtlich gesenkt.
Es ist bevorzugt, daß der Widerstand der Zinkoxidkristallphase so gering wie möglich ist, damit eine ausgezeichnete Nichtlinearität aufgrund des α-Wertes der Gleichung (1) erhalten werden kann.
Das Verhältnis der Menge des Kobaltoxids zur Menge des Oxids der Formeln MO2 oder M2O2 hängt ab von der Tatsache, daß ein Teil des Kobaltoxids eine feste Lösung in der Kristallphase des Zinkoxids bildet, wodurch der Widerstand der Kristallphase erhöht wird. Daher muß eine genügende Menge dieses Oxids zugesetzt werden, um diese Erhöhung des Widerstandes zu kompensieren.
Bei einem typischen Verfahren zur Herstellung des Keramiksinterkörpers werden die Ausgangsmaterialien gleichförmig in einer Naßkugelmühle gemahlen und das Gemisch wird getrocknet und kalziniert. Die Kalzinierungstemperatur beträgt vorzugsweise 700 bis 12000C. Die Kalzinierung des Gemisches ist nicht immer erforderlich, aber bevorzugt. Die kalzinierte Mischung wird in einer Naßkugelmühle pulverisiert und dann getrocknet und mit einem Binder vermischt und zu gewünschten Formkörpern geformt. Im Falle einer Preßformung reicht ein Formdruck von 100 bis 2000 bar aus. Die optimale Temperatur der Sinterung der Formkörper hängt ab von der Zusammensetzung und liegt vorzugsweise im Bereich von 3000 bis 14500C. Man kann den Sintervorgang unter einer Luftatmosphäre durchführen, jedoch auch unter einer nicht-oxidierenden Atmosphäre, z.B. unter Stickstoff oder Argon.
Die Elektroden können einen ohrn'schen oder Nichtohm'schen Kontakt zum Sinterkörper haben und aus Silber, Kupfer, Aluminium, Zink, Indium, Nickel oder Zinn bestehen. Die Chanfkteristika des Varistors werden durch die Art des Metalls nicht wesentlich beeinflußt. Die Elektrode kann hergestellt werden durch Metallisierung, durch Vakuummetallisierung, Elektroplattierung, stromlose Plattierung oder durch Aufsprühen oder dgl.
Man kann verschiedene Ausgangsmaterialen für die Herstellung des Keramikkörpers verwenden, z. B. Oxide, Carbonate, Oxalate und Nitrate, welche während der Kalzinierstufe oder Sinterstufe in Oxide umgewandelt werden. Das Kobaltoxid und das Erdalkalimetalloxid können derart einverleibt werden, daß man sie in den Sinterkörper eindiffundieren läßt, ohne daß man sie vor der Kalzirierung zusetzen muß. Es können auch andere Zusatzstoffe oder Verunreinigungen im Keramiksinterkörper enthalten sein, so weit die Charakteristika des Varistors hierdurch nicht nachteilig beeinflußt werden.
Beispiel 1
Die Ausgangsmaterialien für die Oxide werden gemäß Tabelle 1 ausgewogen und in einer Kugelmühle während 20h naß gemischt. Die Mischung wird getrocknet und Polyvinylalkohol wird als Binder hinzugegeben und dann wird das Gemisch granuliert und zu Scheiben mit einem Durchmesser von 11 mm und einer Dicke von 1,2 mm durch Preßformen geformt. Die Formkörper werden bei 1000 bis 14500C gesintert. Beide Seiten des Sinterkörpers werden mit jeweils einer Elektrode versehen und die Stromspannungscharakteristika werden gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 12 zusammengestellt.
Tabelle 1 Zusammensetzung (MoI-%) Nd2O3 iaO CoO SiO2 SiO2 / 35 C- ACIC* Vgl.
Probe 0,03 10,1 0,05 / 6i Wert
ZnO 0,05 10,1 0,05 /CoO 82 (bei 1 mA) (%)
88,82 0,5 10,1 0,05 0,005 67 170 -11,5
77 88,80 2 10,1 0,02 0,005 52 189 — 2,2
78 88,35 5 10,1 0,02 0,005 36 201 - 0,5 Vgl.
79 86,88 7 10,1 0,02 0,002 34 230 - 2.0 Vgl.
80 83,88 0,5 ( ),05 10,1 0,05 0,002 53 225 - 5,0
81 81,88 0,5 ( ),1 10,1 0,05 0,002 67 398 -14,1
82 89,30 0,5 ( 3,5 10,1 0.05 0,005 71 385 -11,2
83 89,25 0,5 ι 10,1 0,05 0,005 51 189 - 4,8
84 88,85 0,5 10,1 0,05 0,005 34 211 - 1.7 Vgl.
85 87,35 0,5 1 10,1 0,05 0,005 32 198 - 1.8 Vgl.
86 84,35 0,5 0,05 0,005 0,005 51 175 - 4,6
87 82,35 0,5 0,1 0,01 0,005 68 169 -13,7
88 98,445 0.5 0,2 0,01 0,1 77 162 -11.5
89 98,39 0,5 1 0,02 0,1 63 177 - 5,1
90 98,29 0,5 15 0,2 0,1 52 195 - 1.9
91 97,48 0,5 20 1 0,02 36 199 - 0,9 VhI.
92 83,30 0,5 25 1 0,013 258 - 2,3
93 77,50 0,05 309 - 4,9
94 72,50 0,04 427 -14,8
95
Vgl. = Vergleichsvcrsuch
* gemessen bei 0.2 WaK
Tabelle -ι Zusammensetzung (Mol-%) Gd2O3 SrG CoO TiO2 TiO1 / 3. C- ACC
Probe 0,05 1 11 0,1 7 Wert
ZnO 0,5 1 11 0, / CoO (bei 1 mA) (%)
87,85 2 1 11 0, 0,009 62 219 -2,3
96 87.40 5 1 11 0, 0,009 81 211 -0,6
97 85,90 0,5 0,1 11 0, 0,009 70 198 -1.9
98 82,90 0,5 0.5 11 0. 0,009 53 253 -4.7
99 88,30 0,5 11 0, 0,009 55 287 -4.6
100 87,90 0,5 5 11 0, 0,009 69 208 -1,8
101 86,40 0,5 1 0.1 0,009 70 195 -1.9
102 83,40 0,5 1 0,2 0,009 51 243 -4,7
103 98.39 0,5 1 1 0,1 52 172 -4.8
104 98,29 0,5 1 15 0,05 68 185 -2,0
105 97,48 0,5 1 20 0,02 78 195 -1,1
106 83,30 0,013 72 208 _ ~) Ί
107 77,50 0,05 50 293 - 5.0
108 0,01
0,01
0,02
0,2
1
Tabelle 3
Probe Zusainmenseizung (Mol-% 4 Sm2O, Nd2O, CaO CoO 0,1 1 CeO2 CeO, / α C- ACC
0.05 0.5 1 \ 0.2 0. /
/		 Wcrt
ZnO 0,5 0.5 1 1 1 0, / CoO (bei 1 mA) (%)
109 87.85 2 0.5 1 1 15 0. 0,009 60 228 -2.7
110 87.40 5 0.5 1 1 20 0. 0.009 75 195 -0,6
111 85.90 0,5 0.5 0,1 1 0. 0,009 69 208 -2,0
112 82,90 0,5 0.5 0.5 1 0. 0.009 53 262 -4.5
113 88.30 0.5 0.5 ■> 1 0. 0,009 52 289 -4.8
114 87.90 0,5 0.5 5 1 CoO 0. 0.009 71 215 -1.9
115 86,40 0.5 0.5 1 1 0.009 73 206 -2,0
116 83,40 0.5 0.5 1 1 10.1 0.009 50 249 -4,9
117 98.39 0.5 1 1 0.1 52 185 -5.1
118 98.29 0.5 1 10.1 0.05 63 197 -2.3
119 97.48 0.5 1 I 0.02 75 199 -1.4
120 83,30 10.1 0.013 69 205 -2.0
121 77,50 Zusammensetzung (Mol-%) I 0,05 51 301 -5,1
Tabelle 10.1
Probe ZnO JaO 1 0.0 i 1 C- AC1C
07,48 10 0.01 Werl
88.30 0.02 MO2 (bei 1 mA) (%)
I -)~> 97.48 0.2 0,02 73 183 - 0,9
123 88.30 1 0,1 79 196 - 0,6
124 97.48 0,02 72 176 - 1,3
125 88.30 0.1 82 190 - 1.0
126 97.48 0,02 70 185 - 1,2
127 SS. 30 M' 0.1 78 198 - 1,0
128 97.50 Zr 0,02 75 189 - 1.1
129 KK.40 Zr 0.1 79 200 - 0,6
30 Hf 0 60 220 -12.5
31 Hf ü 52 178 -19.4
Ge
Ge
Sn
Sn
Tabelle 5
Probe Zusammensetzung (Mol-%)
ZnO R R2O.,
AC/C
SrO CoO
TiO,
C-
Wert
(bei 1 mA) (%)
132 87.40 6 La 0.5 1
133 87,40 Pr 0,5 I
134 87.40 Eu 0,5 1
135 87.40 Th 0.5 1
136 87.40 Dy 0,5 1
137 87.40 Ho 0,5 1
138 87,40 Er 0.5 1
139 87.40 Yb 0,5 1
140 87.40 Lu 0.5 1
Tabelle
11
0, 68 158 -1,9
0, 70 165 -1,4
0, 82 181 -0,5
0, 71 186 -1,5
0. 80 189 -1,1
0, 74 190 -1,3
0, 72 188 -1,3
0, 70 190 -1,1
0. 71 198 - 1.5
Probe Zusammensetzung (Mol-%)
ZnO R R2O3
CoO
MO,
α C- ACC
Wert
(bei ImA) (%)
87.30 La 0.2
141 Pr 0.2
Nd 0.2
87.30 Sm 0.2
142 Tb 0,2
Dy 0.2
87.30 Eu 0.2
143 Gd 0.2
Lu 0.2
11
Il
11
0,1
0.1
0.1
175
189
196
-1,3
-0.6
-0,6
MO: Gemisch mih B.iO. SiO und CaO im Verhältnis 1:1:1 MO,: Gem·· ■'- cn SiO,. TiO, und CeO, im Verhältnis 1:1:1
Tabelle 7
Probe Zusammensetzung (Mol-%)
ZnO Nd2O3 BaO
Al2O.,
AKO3
CoO
C-
Wert
(bei 1 mA)
ACC
144 88.82 0.03
145 88.80 0.05
146 88.35 0.5
I 47 86.88
■ 148 83.88 5
I 149 81.88 -
I 150 89.30 0.5
I i5< 89.25 0.5
I 152 0.5
153 87.35 0.5
154 84.35 0.5
155 82.35 0.5
156 98.445 0.5
157 " 98.39 0.5
158 98.29 0.5
159 97.48 0.5
160 83.30 0.5
161 77.50 0.5
162 72.50 0.5
V2]. = Veraleichsversuch
0.05
0.1
0.5
5 7 1 1 1
10.1 0.05 0.005 37 175
10.1 0.05 0,005 65 191
10.1 0.05 0.005 84 203
10.1 0,02 0.002 70 232
10.1 0.02 0.002 54 228
10.1 0.02 0.002 39 404
10.1 0.05 0.005 37 396
10.1 0.05 0.005 55 195
10.1 0.05 0.005 68 213
10.1 0.05 0.005 72 201
10.1 0.05 0.005 52 182
10.1 0.05 0.005 36 174
0.05 0.005 0.1 34 168
0.1 0.01 0.1 53 179
0.2 0.01 0.1 69 198
1 0.02 0.02 78 203
15 0.2 0.013 65 262
20 1 0.05 52 318
25 1 0.04 38 435
-10.5
• 2.1
• 0.4 ■ 1.8
4,9
•13.7
10.2
4.6
1.6
1.8
4.5
•13.4
■11.3
4.9
1.8
0.9
2.1
- 4.7
14.0
Vgl. VsI.
ίο
Tabelle 8
Probe Zusammensetzung (Mol-%)
ZnO Gd2O, SrO
CoO
O, /
/ ·' CoO
C-
Wert (bei 1 niA)
&C/C
163 87,85 9 0,05 1 1 0.1 0,009 64 221 -2,4
164 87,40 0,5 1 1 0.1 0,009 80 215 -0.5
165 85,90 2 1 1 0,1 0,009 72 203 -1,8
166 82,90 5 1 1 0,1 0,009 54 256 -4,5
167 88,30 0,5 0,1 1 0,1 0.009 56 289 -4.8
168 87,90 0,5 0,5 0.1 0,009 71 212 -1,9
169 86,40 0,5 ■> 0,1 0.009 73 198 -2,0
170 83,40 0,5 5 0.1 0,009 53 245 -4,7
Ί71 98,39 0,5 1 0.01 0.1 54 175 -4,9
172 98,29 0,5 1 0,01 0,05 68 188 -1,8
173 97,48 0,5 1 11 0.02 0,02 77 196 -1,0
174 83,30 0,5 1 11 0.2 0,013 73 212 -2,0
175 77,50 0,5 1 11 1 0,05 51 297 -5,1
Tabelle 0.1
0.2
1
15
20
Probe Zusammensetzung (Mol-%)
ZnO Sm2O, CaO
CoO
/ / CoO
C-
Wert (bei 1 mA)
AC/C
176 87,85 0,05 1 11 0. 0,009 62 232 -2.6
177 87,40 0,5 1 11 0. 0,009 78 198 -0,7
178 85,90 2 1 11 0, 0,009 71 211 -1,9
179 82,90 5 1 11 0. 0.009 52 264 -4,3
180 88,30 0,5 0,1 11 0, 0,009 53 291 -4,9
181 87,90 0,5 0.5 11 0, 0,009 70 221 -1,8
182 86,40 0,5 2 11 0, 0,009 72 208 ? 1
— —·, *
183 83,40 0,5 5 11 0, 0,009 51 253 -4,7
184 98,39 0,5 1 0,1 0,1 53 186 -5,1
185 98,29 0,5 1 0,2 0,05 65 198 — 2,2
186 97,48 0,5 1 1 0,02 74 205 -Γ,2
187 83,30 0,5 1 15 0,013 71 209 -1,9
188 77,50 0,5 1 20 0,05 50 304 -5,2
Tabelle 10
0.01
0,01
0,02
0,2
1
Probe Zusammensetzung (Mol-%) Nd2O3 BaO CoO M" M2O3 a. C- &C/C I
Wert 9
ZnO 0,5 1 1 B 0.02 (bei 1 mA) (%) &
0,5 1 10,1 B 0,1 ft
189 97,48 0,5 1 1 Cr 0,02 75 186 - 1,5 — 6?
§'
190 88,30 0,5 Ιϋ,ί Cr 0,1 82 195 ' - 1,3
191 97,48 0,5 1 Fe 0,02 73 178 - 0,8 i?
192 88,30 0,5 10,1 Fe 0,1 83 189 - 0,4 Ii
193 97,48 0,5 1 Y 0,02 71 187 - 1,3
194 88,30 0,5 10,1 Y 0,1 75 196 - 0,9 $
195 97,48 0,5 1 Sb 0,02 76 191 - ι,ο few
196 88,30 0,5 10,1 Sb 0,1 80 203 - 0,5 \y
197 97,48 0,5 I 1 I 0 76 189 - 1,3
198 88,30 0,5 10.1 j 0 82 197 - 0.7 :':-:!
199 97,50 60 220 -12,5
200 88,40 52 178 -19,4 rV.-*
Ii
Tabelle 11
Probe Zusammensetzung (Mol-%)
ZnO R R,O1
SrO
Ua2O.,
C-
Wert
(bei I niA)
ACVC-
201 87.40 La 0.5 I 0. 70 165 -1.8
202 87,40 Pr 0.5 1 0, 76 172 -1,5
203 87,40 Lu 0,5 1 0. 85 185 -0,4
204 87,40 Tb 0.5 1 0, 74 188 -1,4
205 87.40 Dy 0.5 1 0, 82 191 -0,9
206 87.40 Ho 0.5 1 0, 76 193 -1,2
207 87,40 Er 0,5 I 0, 74 192 -1,3
208 87,40 Yb 0.5 I 0. 76 191 -1,1
209 87,40 Lu 0,5 I 0. 72 202 -1,4
Tabelle 12
Probe Zusammensetzung (Mol-%)
ZnO R R2O.,
MO
M2O.,
α C-- ACC
Wert
(bei ImA) (%)
I'J 210 87,30 La 0,2
U Pr 0,2
I
ι* i		 Nd 0.2
ί 211 87,30 Sm 0,2
I Tb 0,2
Dy 0.2
ί 212 87.30 Eu 0.2
\ Gd 0.2
Lu 0.2
11 0,1 75 178 -1,2
Il 0.1 84 195 -0,6
Il 0,1 76 198 -0.5
MO: Gem'sch von BaO. SrO und CaO im Verhältnis 1:1:1 M2O,: Gemisch von AI2O,- Cr2O1 und Ga2O, im Verhältnis 1:1:1
Der π-Wert ist zu niedrig, wenn der Gehalt an R,O, unterhalb 0,05 Mol-% liegt oder wenn der Gehalt an dem Erdalkalioxid unterhalb 0.1 Mol-% liegt, oder wenn der Gehalt an CoO unterhalb 0,1 Mol-% liegt. Der α-Wert und die Lebensdauer sind zu niedrig, wenn die R7O3-Komponente 5 Mol-% übersteigt oder wenn die Erdalkalioxid-Komponente 5 Mol-% übersteigt oder wenn die CoO-Komponente 20 Mol-% übersteigt. Wie die Tabellen i bis 12 zeigen, haben Keramikkörper mit 99,74 bis 69 Mol-% Zinkoxid als ZnO. 0,05 bis 5 Mol-% des Seltenerdoxids als R2O3 und 0,1 bis 5 Mol-% des Erdalkalimetalloxids, 0,1 bis 20 Mol-% Kobaltoxid als CoO und 0,01 bis 1 Mol-% des MiO3 oder MO2 einen α-Wert von mehr als 50 und in einigen Fällen einen 3t-Wert von mehr als 80 und darüber hinaus haben diese Keramikkörper eine hohe Lebensdauer bei hoher Temperatur.
Keramikkörper mit ?9,24 bis 80,8 Mol-% Zinkoxid als ZnO, 0,05 bis 2 Mol-% des Seltenerdoxids als R,O3. 0.5 bis 2 Mol-% Erdalkalimetalioxid. 0,2 bis 15 Mol-% Kobaltoxid als CoO und 0,01 bis 0,2 Mol-% des M2O3 oder MO2 haben einen hohen α-Wert von mehr als 60 und ebenfalls eine hohe Lebensdauer bei hoher Temperatur. Der Einfluß des MO2 auf die Nichtlinearität und die Lebensdauer ist beträchtlich.
Varistoren der obigen Zusammensetzung eignen sich zur Spannungsstabilisation von Schaltungen anstelle von Zener-Dioden sowie zum Zwecke der Stromstoßabsorption und der Unterdrückung von Spannungsspitzen. Es ist schwierig, Zener-Dioden für hohe Stromstärken herzustellen. Durch den erfindungsgemäßen Varistor kann jedoch ein hoher Strom fließen. Es ist lediglich erl'orderlieh, hierzu die Elektrodenfläche, d.h. die Flache des Varistors zu erhöhen.
Der C-Wert eines Varistors, dessen Nichtlinearität auf dem Sinterkörper selbst beruht, kann erhöht werden, indem man die Dicke des Varistors in Richtung des Stromflusses erhöht.
Die erfindungsgemäßen Varistoren können C-Werte innerhalb eines weiten Bereiches haben. Der C-Wert kann anhand der Komponenten des Keramikkörpers innerhalb der angegebenen Bereiche und - wie an sich bekannt - anhand der Sinterbedingungen eingestellt werden. Die Nichtlinearität des Varistors ist insbesondere bemerkenswert in einem C-Wert-Bereich von 160 bis 450. Die erfindungsgemäßen Varistoren sind herkömmlicher. Varistoren vorn Zinkoxid-Typ mit Wisrnuth-GehaU überlegen. Letztere haben einen C-Wert von nur 100 bis 300. Demgemäß kann man mit den erfindungsgemäßen Varistoren spezielle Charakteristika erzielen. Insbesondere kann man Hochspannungs-Varistoren z. B. für Farbfernsehgeräte oder dgl. herstellen.
Flüchtige Komponenten, welche unter den Sinterbedingungen verdampfen können, wie z. B. Wismuth. sind nicht vorgesehen. Somit ist die Herstellung des Keramikkörpers leicht durchführbar und Streuungen der Charakteristika der Varistoren sind gering, so daß die Reproduzierbarkeit ausgezeichnet ist. Die erfindungsgemäßen Varistoren können leicht in Massenfertigung mit hohen Ausbeuten und bei geringen Kosten erhalten werden.

Claims (2)

28 OO 99,74 bis 69 Mol-% 0,1 bis 20 Mol-% 0,05 bis 5 Mol-% Patentanspräche:
1. Nichtlinearer Widerstand mit einem Keramiksinterkörper auf der Basis von Zinkoxid mit einem Gehalt an Kobaltoxid als weiterer Hauptkomponente und einem Selten ;rdoxidzusat7 in relativ geringer Menge, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung:
ZnO
CoO
eines Seltenerdoxids, berechnet als R2O3, ausgewählt aus der Gruppe der Oxide des Lanthan, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und/ oder Lutetium,
Calciumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid, sowie eines Oxids der Zusammensetzung M1O2, wobei M' für Silicium, Germanium, Zinn, Titan. Zirkon, Hafnium oder Cer steht oder eines Oxids der Zusammensetzung MJO3, wobei M" für Bor. Aluminium, Gallium, Indium, Yttrium. Chrom, Eisen und Antimon steht.
2. Nichtlinearer Widerstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung: 99,24 bis 80,8 Mol-% ZnO
CoO
eines seltenen Erdoxids
Calciumoxid, Strontiumoxid und/oder Bariumoxid und
0,01 bis 0,2 Mol-% MO2 oder M2O3.
0,1 bis 5 Mol-%
0,01 bis 1 Mol-%
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