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Elektrischer Widerstand. Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer
Widerstand, der eine negative Widerstandscharakteristik und so geringe Dimensionen
besitzt, daß augenblicklich in ihm kleine und rasche Temperaturänderungen zustande
kommen können, die unverhältnismäßig große Änderungen seiner elektrischen Leitfähigkeit
hervorrufen.
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Man kann bekanntlich Metalldrähte von genügend geringem Durchmesser,
z. B. r bis r2 Mikron, herstellen, die, wenn sie durch einen elektrischen Strom
von wechselnder Stärke erhitzt werden, den Stromschwankungen mit entsprechend großen,
unverzerrten Temperaturschwankungen ohne Phasenverschiebung folgen. Man verstand
es dagegen bisher nicht, Drähte von äußerst geringem Durchmesser aus chemischen
Eleinenten oder anderen Stoffen mit ausgesprochen negativer Widerstandscharakteristik
herzustellen, in denen kleine und rasche Temperaturschwankungen induziert werden
konnten. Insbesondere kommt hier das chemische Element Bor und seine Legierungen,
ferner Silicium, Carborundum und ähnliche Stoffe in Betracht, die sich für diesen
Zweck besonders eignen, weil sie selbst bei gewöhnlicher Temperatur schon den Strom
leiten und eine ausgesprochen negative Widerstandscharakteristik aufweisen.
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Gemäß der Erfindung lassen sich die Schwierigkeiten der Herstellung
von Widerständen mit negativem Widerstandstemperaturkoeffizienten, die gleichzeitig
raschen Temperaturschwankungen, wie sie ein elektrischer Heizstrom von wechselnder
Stärke in einem elektrischen Leiter erzeugt, oder von außen einwirkenden Temperaturschwankungen
folgen können, dadurch überwinden, daß ein sehr feiner Faden - ein Kerndraht - von
sehr geringem Durchmesser verwendet wird, den man mit einem sehr dünnen Überzug
aus dem negativen Widerstandsmaterial versieht. Einen solchen Widerstand kann man
wegen seiner überaus geringen Dicke, die sich für den äußeren Gesamtdurchmesser
in der Größenordnung von einigen Mikronen bewegt, als Mikrowiderstand bezeichnen.
Der äußerst dünne Kerndraht kann z. B. aus Wolfram. Molybdän, T aatal, Platin u.
dgl. oder aus Legierungen dieser Metalle bestehen und mit einer außerordentlich
dünnen Schicht des negativen Widerstandsmaterials in beliebiger Weise überzogen
werden. Verwendet man z. B. als negatives Widerstandsmaterial Bor, so kann man den
dünnen Kerndraht im Dampf einer Borverbindung, wie Borchlorid undWasserstoft, erhitzen
(s. z. B. amerikanische Patentschrift zor9569). Wird z. B. ein Wollastondraht aus
Platin von z. B. z bis a Mikron Durchmesser zuerst durch Glühen in einer Atmosphäre
von Wolfram- oder Molvb--iänoxvchlorid undWasserstoff mit einem dünnen Niederschlag
von Wolfram versehen. Da-)ei bildet Molybdänlegierung, sich zutn Teil Teil eine
teilweise Platin-,Wolfram- ein dünner Cberzug von Wolfram oder Molvbdän. Diese Vorbehandlung
erfolgt, um dein immerhin niiglichen Durchschmelzen des dünnen Platin-1rahtes bei
direkter Behandlun- finit Bor vorzubeugen. Auf dem mit Wolfram oder Molvblän legierten
und auch teilweise damit überzogenen .Platindraht wird das Bor dann nach obigem
Verfahren niedergeschlagen. Der Gesamtdurchmesser soll zweckmäßig 1a Mikron nicht
übersteigen; für Audionfrequenzv erstärker empfiehlt sich ein Gesamtdurchmesser
von etwa 5 Mil<ron. Die -Menge der zu verwendenden Stoffe kann ebenso wie die
Temperatur und die Behandlungsdauer derart geregelt werden, daß auf der Oberfläche
des metallischen Kerndrahtes und in inniger Berührung damit sich ein außerordentlich
dünner Borüberzug niederschlägt. Kern und Überzug zusammen besitzen dann einen Durchmesser
von nur wenigen Mikron. Der überaus dünne Borüberzug bildet das negative Widerstandselement
gemäß der Erfindung. laektrisclien Kontakt an diesem Borüberzug kann man durch Anschmelzen
von einem oder mehreren dünnen Metalldrähten bewerkstelligen.
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1,--in Mikrowiderstand mit negativer Wider-:;tand'scharakteristik
gemäß der Erfindung 1<ißt? sich ohne weiteres in entsprechend geschalteten elektrischen
Stromkreisen zur Verstärkung elektrischer Ströme von veränderlicher Stärke, z. B.
Telephonströme, und anderer :.ur Zeichengebung oder für andere Zwecke lieiiutzter
Ströme verwenden. Er kann derart
in die Stromkreise eingeschaltet
«-erden, daß sowohl der dünne Kerndraht wie der dünne Überzug im gleichen Stromkreis
liegen. Kerndraht und Überzug können aber auch in verschiedenen Stromkreisen liegen,
die durch den Überzug von negativem \\'i-lerstaiirlstnaterial verbunden sind.
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Die Zeichnung veranschaulicht in beispielsweiser Ausführungsform verschiedene
Mikro-«-iderstände gemäß der Erfindung und deren praktische Verwendung.
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Abb. i ist ein Längsschnitt des Mikrowiderstandes in starker Vergrößerung,
Abb. 2 ein gleicher Schnitt durch einen U-förmigen Widerstand mit nur einem einzigen
dünnen, an den Überzug angeschmolzenen Anschlußdraht, gleichfalls stark vergrößert.
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Abb. 3 und ,4 veranschaulichen die Verwendung des '-Mikrowiderstandes
zur Verstärkung elektrischer Ströme.
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Der in Abb. i dargestellte 'Mikrowiderstand i besteht aus dem dünnen
Kerndraht 2 und dem überaus dünnen Überzug 3 von negativem \\'iderstandsmaterial,
an den zwei dünne Drähte 4 und ; angeschmolzen sind. Dies kann z. B. dadurch erfolgen,
daß man durch den Kerndraht 2 Strom schickt und den dünnen Draht, der aus Platin,
Wolfram o. dgl. bestehen kann, in Berührung mit dein Überzug 3 hält, bis dieser
die Temperatur angenommen-hat, bei der die Affinität der beiden Stoffe die Herstellung
eines innigen Kontaktes ermöglicht. Bei der Anordnung nach Abb. i können der Widerstand
i und die beiden dünnen Drähte .4 und 5 in verschiedene Stromkreise gelegt werden;
der Stromkreis, in dem der Kern 2 liegt, braucht also nicht -leitend mit dem Stromkreis
in Verbindung zu stehen, in dem die Drähte .4 und 5 liegen.
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Der in Abb. 2 dargestellte, aus einem Kern 7 und einem Überzug 8 bestehende
Mikrowiderstand 6 weist nur einen einzigen, an den Überzug 8 angeschmolzenen Anschlußdraht
g auf. Bei dieser Anordnung kann der Kerndraht 7 einmal in einem Stromkreis allein
für sich und ferner zusammen mit dem Ansclilußdraht g in einen zweiten Stromkreis
eingeschaltet werden.
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In der Schaltung gemäß Abb.3 ist ein x Mikrowiderstand io von der
in Abb. i dargestellten Art zur Verstärkung von Strömen wechselnder Stärke im Stromkreis
11, 12 verwendet, der eine Stromquelle 13 und eine Einrichtung 1.4 einschließt,
mittels derer die verwendeten Energiemengen wie auch ihre Frequenz verändert werden
können. An den Überzug des \\'irlerstanrlea i o sind zwei dünne Drä fite i3, 16
an"escliniolzeri, rlie in dem Stromkreis i;. i8 einer Stro@in<litelle lie',en.
der auch eine laliptathS- oder Anzeigevorrichtung enthält. Bei dieser Anordnung
rufen Tenilieraturschwanktin .-en im Kern des 'Widerstandes io entsprechende Temperaturschwankungen
in seinem aus negativem Widerstandsmaterial bestehenden Überzug hervor; dank seinem
negativen Widerstandstemperaturkoeffizienten ruft dieser wieder erhebliche Widerstandsänderungen
im Stromkreis 17, 18 hervor, die dazu dienen. den Stromabfluß von der Stromquelle
i4 in diesem Stromkreis zu verändern. Die so hervorgerufenen Änderungen sind tatsächlich
Verstärkungen, die den anfänglichen Stromschwankungen im Stromkreis 11, 12 entsprechen:
sie können z. B. mittels der Vorrichtung 20 aufgenommen oder angezeigt oder aber
in beliebiger anderer Weise verwendet werden.
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Abb. 4 veranschaulicht eine Abänderung der in Abb. 3 dargestellten
Schaltung, bei der ein Mikrowiderstand von der in Abb. = dargestellten Art zur Verwendung
gelang T. Hier liegt der Kerndraht des Widerstandes 21 sowohl im Stromkreis 22,
23 wie auch im Stromkreis 23, 24. Die Stromquellen 26.2; und die Vorrichtungen 25
und 28 haben hier dieselben Funktionen wie die entsprechenden Einrichtungen in Abb.3.