DE3044559A1

DE3044559A1 - Nichtlineares dielektrisches element

Info

Publication number: DE3044559A1
Application number: DE19803044559
Authority: DE
Inventors: Hisao Akita Abe; Shoichi Iwaya; Hitoshi Masumura; Yoshifumi Honjo Midori; Yasunobu Oikawa
Original assignee: Tdk Electronics Co Ltd Tokyo; TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1981-09-03
Also published as: FR2470434A1; FR2470434B1; JPS635892B2; NL8006436A; GB2066801A; DE3044559C2; US4404029A; GB2066801B; JPS5674917A

Description

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7O0O STUTTGART 1 3 0 4 A 5 5

A 44 419 b Anmelder: TDK Electronics Co., Ltd. k - 176 13-1, Nihonbashi l^chome,

2o. November 198o Chuo-ku, Tokyo / Japan

Nichtlineares dielektrisches Element

Die Erfindiong betrifft ein nichtlineares dielektrisches Element. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einem nichtlineären dielektrischen Element, welches die Nichtlinearität einer Dielektrizitätskonstante nutzt, welche von einem elektrischen Feld abhängig ist, das aus einem aus BaTiO- zusammengesetzten Polykristall angelegt wird.

BaTiO₃ ist ein typisches Keramikmaterial aus ferroelektrischen Stoffen mit einer Perovskitstruktur. Es ist bekannt, seine hohe Dielektrizitätskonstante und seine piezoelektrische Eigenschaft bei elektronischen Bauteilen auszunutzen. Es ist ferner bekannt, daß die Eigenschaft von einkristallinem BaTiO₃,seine Dielektrizitätskonstante in Abhängigkeit von der Größe des wirksamen elektrischen Feldes zu ändern, in einem nichtlinearen, sättigbaren. Bauelement ausgenutzt werden kann. Weiterhin ist es bekannt, daß die Eigenschaft von einkristallinem BaTiO-,eine D-E-Hysterese aufzuweisen, in Speicherelementen und in Bauteilen logischer Schaltungen ausgenutzt werden kann. Bei der Verwendung von einkristallinem BaTiO₃ für die genannten Bauteile bzw. Anwendungszwecke versprach man sich gegenüber der Verwendung von üblichem polykristallinem BaTiO₃ eine Reihe von Vorteilen.

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Zunächst erwartete man eine Erhöhung der oberen Grenzfrequenz, bei der entsprechende Bauteile eingesetzt werden können. Weiterhin erwartete man eine beträchtliche Verringerung des Verbrauchs an elektrischer Energie und außerdem eine einfache Fertigung von Bauteilen mit großer Kapazität und geringer GröBe. Untersuchungen über die Einsatzmöglichkeiten von einkristallinem BaTiO₃ für nichtlineare, sättigbare Bauteile und dergleichen sind von Anderson et al in Berichten des Bell Research Laboratory beschrieben. Neuere Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß einkristallines BaTiO₃ wegen gewisser Nachteile in der Praxis nicht mehr für nichtlineare sättigbare Bauelemente und dergleichen benutzt wird. Zu diesen Nachteilen gehört das Phänomen der Ermüdung und das Fehlen eines Schwellwerts beim Anlegen eines elektrischen Feldes.

Eine neue Verwendungsmöglichkeit für einkristallines BaTiO₃ ist in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 48-28726 beschrieben. Gemäß dieser Veröffentlichung wird ein BaTiO^-Einkristall als nichtlineares sättigbares Element in in einer kontaktfreien Starteranordnung einer Fluoreszenz lampe, einer. Qecksilberlampe und einer Entladungsröhre, beispielsweise einer Natrium-Dampf-Lampe, beschrieben.

Die beschriebene kontaktlose Starteranordnung mit dem Einkristall ist jedoch wegen der Kosten für die Herstellung eines solchen Einkristalls nach einem Flußverfahren oder einem Schmelzverfahren außerordentlich teuer.

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Bei üblichem polykristallinen BaTiO₃ (Barium-Titanat) ergibt sich eine D-E-Hystereseschleife (D = dielektrische Flußdichte; E = elektrische Feldstärke), die gewisse Sättigungseigenschaften erkennen läßt, im übrigen jedoch relativ flach verläuft (Fig. 1). Demgemäß wird übliches polykristallines BaTiO₃ nicht als nichtlineares dielektrisches Material verwendet. Außerdem ändert sich die Dielektrizitätskonstante von üblichem BaTiO-. in instabiler Weise in Abhängigkeit von der Temperatur, so daß sich auch die nichtlinearen Eigenschaften in instabiler Weise' ändern.

Aus der JP-OS 52-146o69 ist es bekannt, daß Ferroelektrika vom Typ ABO₃ hergestellt werden können, indem man pulverisierte Ausgangsstoffe wie PbO, ZrO₂, BaTiO₃, SrTiO₃ und dergleichen mischt und dann das Pulvergemisch sintert. Obwohl auf diese Weise ein nichtlineares dielektrisches Element mit polykristalliner Struktur hergestellt werden kann, ist die erreichbare Nichtlinearität nicht ausreichend, um die so hergestellten Bauteile,beispielsweise in einer eingangs erwähnten Starteranordnung, einzusetzen.

Im einzelnen werden von Ferro-Dielektrika, die für nichtlineare dielektrische Elemente verwendet werden sollen, folgende Eigenschaften gefordert: der Gradient der D-E-Hystereseschleife sollte steil sein; die D-E-Hystereseschleife sollte möglichst rechteckig sein (Fig. 2); die Dielektrizitätskonstante sollte hoch sein und das nichtlineare Verhalten sollte in dem für

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S .

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den Einsatz vorgesehenen Temperaturbereich stabil sein.

Einkristallines · BaTiO₃ besitzt eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine rechteckige D-E-Hystereseschleife, weist jedoch unglücklicherweise nur eine geringe Temperaturstabilität der Nichtlinearität auf. Das übliche polykristalline BaTiO₃ besitzt dagegen eine schmale und flache D-E-Hystereseschleife und wird folglich nicht für nichtlineare dielektrische Bauelemente verwendet.

Gemäß der JP-OS Nr. 52-146o69 wird die Oberfläche eines nichtlinearen Elements mit einer Dicke von etwa 2σο /um spiegelblank poliert oder geätzt, um eine exzellente Sättigungskurve der D-E-Hystereseschleife zu erhalten. Diese Behandlung ist jedoch kompliziert, und das so erhaltene nichtlineare Bauelement besitzt nur eine geringe mechanische Festigkeit bzw. eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen impulsform!ge Spannungen, wie sie in Starteranordnungen benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes nichtlineares dielektrisches Bauelement bzw. Material vorzuschlagen, welches einen polykristallinen Aufbau hat, eine hervorragende Nichtlinearität und eine hohe Durchbruchsspannung zeigt und nach einem vergleichsweise einfachen Verfahren herstellbar ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein nichtlineares dielektrisches Element gelöst, welches aus

einem gesinterten polykristallinen Material besteht,
welches hauptsächlich aus Ba(Ti₀ _QQ__Q 93Sn_{0 02}_₀ 10* °3 zusammengesetzt ist und einen durchschnittlichen Korndurchmesser in der Größenordnung von 10 bis 60 μΐη aufweist.

Unter dem Korndurchmesser ist dabei der Kristallkorndurchmesser des gesinterten Produktes zu verstehen.
Der Korndurchmesser von keramischem Material des BaTiO-,-Typs wird hauptsächlich dadurch bestimmt, welche Menge des Titans (Ti) durch Zinn (Sn) ersetzt ist, das heißt durch das Mischungsverhältnis des BaTiO,-Anteils und
des BaSnO--Anteils. Der Korndurchiuesser wird jedoch zusätzlich durch einen mineralisierenden Zusatzstoff beeinflußt, bei dem es sich beispielsweise um Mangancarbonat (MnC0_) oder ein Tonmaterial handeln kann, sowie durch in Spuren vorliegende Verunreinigungen, wie z.B.

Siliziumoxid (SiO₂) und Aluminiumoxid (Al₂Oo). Der
durchschnittliche Korndurchmesser in der Größenordnung von 10 bis 60 um, die oben erwähnt wurde, kann erreicht" werden, wenn der mineralisierende Zusatzstoff in einer Menge zwischen etwa 0,02 und 0,5 Gew.-% und die Verunreinigungen in einer Menge von etwa 0,5 Gew.-% vorhanden sind. Der Korndurchmesser kann bestimmt werden, indem man die Anzahl von Kristallen längs einer Strecke
von mindestens 1000 um bestimmt, wobei die Strecke
längs einer beliebigen Linie an der Oberfläche des Keramikmaterials verlaufen kann.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine D-E-Hystereseschleife für übliches polykristallines BaTiO₃;

Fig. 2 . eine D-E-Hystereseschleife, wie sie für in der Praxis ein'setzbare nichtlineare Bauelemente angestrebt wird;

Fig. 3 eine gemessene D-E-Hystereseschleife

für ein erfindungsgemäßes nichtlineares dielektrisches Bauelement;

Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild eines Impulsgenerators mit einem nichtlinearen dielektrischen Element;

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild einer Starterschaltung für eine Fluoreszenzlampe;

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Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise nichtlinearer dielektrischer Bauelemente;

Fig. 7 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Impulsspannung und der Durchbruchsspannung einerseits und der durchschnittlichen Korngröße gesinterten polykristallinen nichtlinearen dielektrischen Materials andererseits;

Fig. 8 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur und der Impulsspannung, die von verschiedenen Bauelementen erzeugbar sind, die aus gesintertem, nichtlinearem dielektrischem Material mit der allgemeinen Formel Ba(Ti Sn, )O- bestehen und

Fig. 9a Mikrofotografien der Oberfläche von vier

^s _, Proben aus gesintertem nichtlinearem di-. yet

elektrischen Material.

Gegenüber der Nichtlinearität, die sich bei herkömmlichen polykristallinen Materialien ergibt, ist die Nichtlinearität gemäß der angestrebten D-E-Hysteresekurve in Fig. 2 sehr ausgeprägt. Bei dieser D-E-Hysteresekurve, die bereits nahezu quadratisch ist, ist der. Unterschied

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zwischen den Steigungen der senkrechten und der horizontalen Zweige der Schleife sehr ausgeprägt, was einer hohen Nichtlinearität entspricht.

Erfindungsgemäß kann die (nahezu) ideale Kurve gemäß Fig. 2, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, weitgehend angenähert werden. Die nichtlineare D-E-Hystereschleife gemäß Fig. 3 gilt für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen nichtlinearen dielektrischen Bauelements mit einem Korndurchmesser von 32 \m und folgender Zusammensetzung: Ba₍Ti_O/94Sn_O/O6)O₃. ·

Es ist schwer, die Nichtlinearität quantitativ anzugeben, wenn man, wie dies in Fig. 1 und 3 der Fall ist, die D-E-Hystereseschleifen zeigt. Dementsprechend wird nachstehend von der Impulsspannung ausgegangen, um die Nichtlinearität von polykristallinem BaTiO₃ quantitativ anzugeben.

Bei dem Impulsgenerator gemäß Fig. 4 wird eine Wechselspannung von lo'o V über eine der Stabilisierung dienende Drossel L an ein nichtlineares dielektrisches Element C angelegt. Die an den beiden Anschlüssen des nichtlinearen dielektrischen Elements C gemessene Spannung setzt sich aus der Wechselspannung und der

überlagerten Impulsspannung zusammen. Die Impulsspannung wird dabei durch eine Gegen-EMK verursacht, die der Induktivität L der Drossel L proportional ist. Diese Gegen-EMK ergibt sich bei plötzlichen Änderungen des Ladestroms (di/dt) des nichtlinearen dielektrischen Elements C_n bei de Feldstärke _E^_{m O}±_e plötzlichen Änderungen des Ladestroms

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entsprechen wiederum den plötzlichen Änderungen der Steigung des gerade durchlaufenen Astes der nichtlinearen D-E-Hystereseschleife. Der Mechanismus, welcher der Erzeugung der Impulsspannung bzw. der Spannungsimpulse zugrunde liegt, wird nachstehend anhand von Fig. 6 noch näher erläutert.

Wie Fig. 6 zeigt, ist die elektrische Ladung Q bei einem linearen dielektrischen Element proportional zum elektrischen Feld E, wie dies für die Linie A gilt. Bei nichtlinearen dielektrischen Elementen ist die

elektrische Ladung Q jedoch konstant, wenn die elektrische Feldstärke größer ist als E .

Dieses Verhalten entspricht der Linie B. Da zwischen der elektrischen Ladung Q, der Kapazität C und der Spannung V die folgende Beziehung besteht: Q^. Cy = C (F) xV(V), spricht man davon, daß für die Speicherung der elektrischen Ladung bei einem nichtlinearen dielektrischen Element eine Sättigung bei einer Spannung eintritt, die einer elektrischen Feldstärke E bzw. -E entspricht oder noch höher ist. Infolge der Sättigung hinsichtlich der Ladungsspeicherung tritt eine plötzliche Änderung des Ladestroms I auf, wie dies im oberen Teil von Fig. 6 gezeigt ist. Aus dem unteren Teil der Fig. 6 wird dagegen deutlich, wie sich die Wechselspannung V_ ändert, die über dem nichtlinearen dielektrischen Element C in der Schaltung gemäß Fig. 4 anliegt. Sobald die Wechselspannung V _c die Pegel erreicht, die den elektrischen Feldstärken E bzw. -E entsprechen, ergibt sich eine

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■Μ

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Gegen-EMK, welche proportional ist zu L_Qx(di/dt). Dabei werden in der Drossel Spannungsimpulse V erzeugt.

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Aus der vorstehenden Erläuterung wird in Verbindung mit Fig. 4 und 6 deutlich, daß die Höhe der Spannungsinipulse bzw. die Impulsspannung V proportional zu dem Ausmaß der Nichtlinearität des nichtlinearen dielektrischen Elementes ist, d.h. proportional zum Ausmaß der Differenz in den Steigungen der Kurve B vor und nach Erreichen der elektrischen Feldstärke E .

Bei der Untersuchung der Impulsspannung verschiedener keramischer Materialien mit BaTiO- wurde festgestellt, daß mit polykristallinem BaTiO₃ die in Fig. 2 gezeigte erwünschte D-E-Hystereseschleife bei hoher Durchbruchsspannung und hoher Temperaturstabilität der Nichtlinearität angenähert werden kann, indem man den mittleren Korndurchmesser auf Werte zwischen etwa Io und 60 /um einstellt und indem man etwa 2 bis Io Mol-% (bezogen auf die Gesamtmenge von Titan und Zinn) des Titans (Ti) durch Zinn (Sn) ersetzt. Vorzugsweise beträgt der Korndurchmesser 16 bis 40 pm und der Zinnanteil 4 bis 6 Mol-%.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das nichtlineare dielektrische Bauelement einen kleinen aber wirksamen Anteil eines mineralisierenden Zusatzstoffes, wobei als Zusatzstoff mindestens einer der folgenden Stoffe verwendet wird: Tonmaterial, Manganoxid, eine Verbindung einer seltenen Erde. Der mineralisierende Zusatzstoff verhindert die Reduktion der keramischen Verbindung und fördert die Verdichtung beim Sintern. Die maximale Menge des mineralisierenden

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Zusatzstoffes beträgt dabei ο,5 Gew.-%, vorzugsweise o,3 Gew;-% bezogen auf das Gesamtgewicht der keramischen Mischung.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, ein nichtlineares dielektrisches Bauelement der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung in einem Impulsgenerator in einer kontaktlosen Starterschaltung einer Lampe, in einem Speicherelement, in einer logischen Schaltung, in einem Schalter für eine Hochspannungsquelle oder in einer Triggerschaltung zur Erzeugung hoher Triggerspannungen einzusetzen. Da das nichtlineare dielektrische Element gemäß der Erfindung eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine

außerordentlich stabile Temperaturabhängigkeit der Nichtlinearität aufweist, wenn man es mit Bauelementen aus einkristallinem BaTiO- vergleicht, kann das erfindungsgemäße nichtlineare dielektrische Bauelement in der Praxis mit Vorteil bei den oben erwähnten Schaltungen bzw. für die oben erwähnten Zwecke verwendet werden.

In Fig. 5 ist das elektrische Schaltbild einer Zündschaltung für eine Fluoreszenzlampe gezeigt. Man sieht, daß eine Wechselspannung von loo V über eine Drossel L an die Anschlüsse einer Fluoreszenzlampe angelegt wird. Auf der dem Wechselspannungseingang abgewandten Seite der Anschlüsse der Fluoreszenzlampe liegt dabei eine Zündschaltung, bei der zwischen A und B parallel zur Fluoreszenzlampe FL die Serienschaltung eines Wider-

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Standes R,, eines nichtlinearen dielektrischen Elementes C_n gemäß der Erfindung und einer Halbleiterdiode D₃. Außerdem liegt zwischen den Schaltungspunkten A und B ein Vorheizkreis PS mit einer Halbleiterdiode D, und einem Halbleiterschalter Dj/ der bei einer Spannung vorgegebener Größe und Polarität durchsehaltet, wie z.B. ein pnpn-Schalter. Die Elemente D, und D₂ sind dabei in Serie geschaltet. Außerdem umfasst die Schaltung noch Widerstände R, bis R..

Die in Fig. 5' gezeigte elektrische Schaltung stellt eine Anwendung der elektrischen Schaltung gemäß Fig. bei einer Zündeinrichtung für eine Fluoreszenzlampe dar. Diese Zündschaltung für eine Fluoreszenzlampe umfasst als Hauptelemente das nichtlineare dielektrische Element C , welches parallel zur Fluoreszenzlampe FL liegt sowie den Vorheizkreis, wobei die Schaltung gemäß Fig. 5 auch abgewandelt werden kann. Die elektrische Schaltung gemäß Fig. 5 arbeitet folgendermaßen. An den Anschlüssen des einen Widerstandes R- liegt eine Spannung, die während der positiv ansteigenden Viertelwelle der sinusförmigen Wickelspannung nahezu den selben Wert hat wie die Spannung an der Spannungsquelle selbst. Diese Spannung liegt nahezu gleichzeitig an dem Halbleiterschalter D₂.

Wenn die dem Halbleiterschalter D_ anliegende-. Spannung die Durchbruchsspannung der Diode erreicht, schaltet diese durch, so daß ein Strom durch die Drossel L, einen der Drähte a der Fluoreszenzlampe FL, die Diode D₁ und den anderen

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Draht b der Fluoreszenzlampe FL fließt. Die Drähte a und b werden somit vorgeheizt. Wenn der Vorheizstrom auf einen Pegel abgefallen ist, der kleiner ist als der Haltestrom des Halbleiter/ dann sperrt dieser wieder. Wegen der Induktivität der Drossel L ist die Phasenlage des Wechselstroms gegenüber der Phase der Spannung verzögert. Wenn also die Diode D~ sperrt, beginnt eine positive Halbwelle der Spannung, mit dem Ergebnis, daß das nichtlineare dielektrische Element C sehr plötzlich entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen dem Punkt A (positiv) und dem Punkt B (negativ) aufgeladen wird. Kürz nach dem Beginn des Ladevorgangs für das nichtlineare dielektrische Element erreicht dieses bereits seine Sättigung, so daß der Ladestrom I (Fig.6) steil abfällt, wie dies in Fig. 6 eingezeichnet ist. Dies hat zur Folge, daß eine Gegen-IMK entsteht und ein Spannungsimpuls erzeugt wird. Wenn die Drähte der Fluoreszenzlampe FL ausreichend vorgeheizt sind, dann wird die Fluoreszenzlampe FL durch einen solchen Spannungsimpuls getriggert bzw. gezündet. Die Triggerspannung, welche die Fluoreszenzlampe zündet, ist proportional zu L χ di/dt. Der zeitliche Verlauf von di nach dt ist in Fig. 4 dargestellt. Ein großes di nach dt ist für eine hohe Triggerspannung erforderlich.

Da die Impuls-

spannung, die mit Hilfe der nichtlinearen dielektrischen Bauelemente gemäß der Erfindung erzeugt werden kann, im allgemeinen hoch ist, können also handelsübliche Fluoreszenzlampen bzw. Leuchtstofflampen zuverlässig gezündet werden. Dabei ist zu beachten, daß die Impulsspannung in einem Bereich zwischen 500 und

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950 V liegen kann, was bei einer Umgebungstemperatur * zwischen -30 und +60⁰C für das Zünden einer Fluoreszenzlampe ausreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

Beispiel 1

BaCO₃, TiO₂ und SnO₂ werden in pulverisierter Form gemischt, um Mischungen dieser Bestandteile gemäß Tabelle 1 zu erhalten. Der Mischung werden 0,1 Gewichts-

x)

teile eines der Mineralisierung dienenden Zusatzstoffes in Form von MnCO- und Ton zugesetzt. Die Ausgangsstoffe und der Zusatzstoff bzw. die Zusatzstoffe werden' dann in nassem Zustand in einem Porzellantopf und anschließend in einer Achatschale gemischt. Die Mischungen werden dann getrocknet um das Wasser auszutreiben und anschließend für die Dauer von zwei Stunden bei einer Temperatur von 1150⁰C vorgesintert. Die vorgesinterten Mischungen werden dann zerkleinert und in nassem Zustand unter Verwendung des Porzellantopfs und der Achatschüssel erneut gemischt. Nach dem erneuten Verdampfen des Wassers wird den Mischungen eine angemessene Menge eines Bindemittels zugesetzt, woraufhin dann unter Druck bei Verwendung einer 10-Tonnen-Presse die Masse zu Scheiben mit einem Durchmesser von 16,5 mm und einer Dicke von 0,45 mm ausgeformt wird. Diese Scheiben werden dann für die Dauer von 2 Stunden abschließend bei Temperaturen zwischen 1400 und 1500⁰C gesintert, um auf diese Weise die

x) (bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches) -15-

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nichtlinearen elektrischen Bauelemente zu erhalten. Die die Elektrizitätskonstante £ ",. der die elektrische

Verlustwinkel tanS bei 1 kHz, der Isolationswiderstand IR und die Durchbruchsspannung der so erhaltenen nichtlinearen dielektrischen Elemente wird dann gemessen.

Die Oberfläche der nichtlinearen dielektrischen Elemente wurde bei einer Vergrößerung von 400 betrachtet, wobei der durchschnittliche Korndurchmesser durch Zählen der Anzahl von Kristallen pro Längeneinheit ermittelt wurde. (Der Korndurchmesser im Innern der Elemente war derselbe wie der an der Oberfläche ermittelte Korndurchmesser) Mikrofotografien der Proben Nr. 8, 9, 4 und 13 gemäß Tabelle 1 sind in Fig. 9a bis 9d gezeigt. Auf beiden Hauptflächen der dielektrischen Elemente wurden Silberelektroden eingebrannt, woraufhin die Bauelemente dann in die Zündschaltung gemäß Fig. 5 eingebaut wurden. In dieser Schaltung wurden dann die Impulsspannungen gemessen. Die Messergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.

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Tabelle 1

OJ CD O CO CJ) ■χ·» O cn cn co

Probe	Anteile der Stoffe in mol%	BnSnO₃	mittlerer Korn durchmesser	^es	Elektrische Eigenschaften	IR (MO)	Impuls- spannung (V)	IXirchbruchs- spannung (kV)
No.	BaTiO₃	0	(Mm)	1800	tan δ (%)	4 χ 10*	300	2.5
®	100	2	38	3000	3.5	4 χ 10*	700	3.5
2	98	4	45	2300	4.6	5 χ 10*	950	4.0
3	96	6	16	2500	4.2	4 χ 10*	940	3.8
4	94	8	32	5200	3.2	4 χ 10*	. 700	3.8
5	92	10	20	7300	4.0	4 χ 10*	700	2.5
6	90	16	40	9500	3.9	3 χ 10*	230	3.2
' ©	84	4	50	4900	0.5	10 χ 10*	350	5.2
®	96	4	7	4800	9.0	8 χ 10*	770	4;7
9	96	4	10	4500	7.3	5 χ 10*	900	3.8
10	96	. 4	17	4100	4.7	. 5 χ 10*	950	3.2
11	96	4	32	3800	3.6	2 χ 10*	890	2.1
12	96	4	60	3200	2.4	1 χ 10*	850	0.9
©	96	103	1.3

ν;'Ί ;

cn cn co

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In Tabelle 1 sind die Probennummern derjenigen Proben, welche hinsichtlich ihres mittleren Korndurchmessers oder ihrer Zusammensetzung nicht unter die Erfindung fallen, von einem Kreis umgeben. Die Impulsspannung der Proben gemäß der Erfindung beträgt mindestens V und höchstens 900 V.

Die Impulsspannung und die Durchbruchsspannung der Proben gemäß Tabelle 1 sind in Fig. 7 über dem durchschnittlichen Korndurchmesser aufgetragen. Wie Fig. zeigt, erfährt die Impulsspannung einen merklichen Anstieg, wenn der mittlere Korndurchmesser bis auf 30 um ansteigt., während die Durchbruchs spannung mit zunehmendem mittleren Korndurchmesser allmählich abnimmt.

Ein mittlerer Korndurchmesser zwischen 10 und 60 um, vorzugsweise von 16 bis 40 μη,

/wird im Hinblick auf die angestrebte hohe Impulsspannung und eine hohe Durchbruchsspannung bevorzugt.

Beispiel 2

Fünf verschiedene Keramikmaterialien ,deren Zusammensetzung in Fig. 8 angegeben ist und denen in dieser Figur fünf verschiedene Kurven mit den bei der Zusammensetzung angegebenen Symbolen zugeordnet sind, wurden nach dem unter Beispiel 1 erläuterten Verfahren hergestellt. Die Impulsspannungen wurden bei Temperaturen zwischen -30 und +90⁰C gemessen. Die Änderung der Impulsspannung in Abhängigkeit von der Temperatur ist in Fig. 8 dargestellt. Man sieht, daß die Temperatabhängigkeit der Impulsspannung bei den Proben besonders groß ist, deren BaSnO_-Anteil bei 0% und bei 16% liegt, x) (entsprechend den Proben Nr. 1, 2, 3, 6 und 7 in Tabelle 1)

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Leerseite

Claims

HOEGER₁ STELLREOHt '& PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTBASSa 14 c D rood STUnGAHi ι

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Patentansprüche

1₍. Nichtlineares dielektrisches Element, dadurch gekennzeichnet , daß es aus einem gesinterten polykristallinen Material besteht,, welches hauptsächlich aus Ba(Ti₀^₉₀__0f98Sn_O/O2__Of1Q)O₃ besteht und einen durchschnittlichen Korndurchmesser in der Größenordnung von 10 bis 60 μπι aufweist.
2. Nichtlineares dielektrisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Korndurchmesser zwischen etwa 16 und 40 μπι beträgt.
3. Nichtlineares dielektrisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen kleineren aber wirksamen Anteil eines mineralisierenden Zusatzstoffes enthält, der aus mindestens einem der folgenden Stoffe besteht: Tonmaterial, Manganoxid, Verbindung einer seltenen Erde.-
4. Nichtlineares dielektrisches Element'nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Impulsgenerator.
5. Nichtlineares dielektrisches Element nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einer Zündschaltung für eine Fluoreszenzlampe.

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ORIGINAL INSPECTED