DE682715C

DE682715C - Widerstandskoerper

Info

Publication number: DE682715C
Application number: DEP75383D
Authority: DE
Inventors: Harry Berg; Dr Wilfried Meyer
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1937-06-13
Filing date: 1937-06-13
Publication date: 1939-10-20

Description

Widerstandskörper In ,der Technik werden. häufig WiderstanUkörper gebraucht, die bei: hohem spezifischem Widerstand nur geringe Widerstandsänderungen mit der Temperatur zeigen. Z. B. sollen Widerstände, die bei Quecksilb@erdampflampen benutzt werden, zwischen Raumtemperatur und 300° C ihren Widerstandswert höchstens um = 30 % ändern. In - der Rundfunktechnik, bei der die Widerstandskörper in einem Gerätkasten, der im Betriebe bis zu 50° warm wird, benutzt werden, darf die Widerstandsänderung auch nur etwa 3o% betragen. Diese Bedingungen sind außerordentlich schwer zu erfüllen, da gleichzeitig zu beachten ist, daß nur sehr wenig Raum für die Widerstände zur Verfügung steht. Man hat infolgedessen häufig von Kohlewiderständen. Gebrauch gemacht, bei denen äußerst düne Kohles,chichten auf einen Isolator aufgebracht waren. Diese Widerstandskörper sind aber bei starker mechanischer und elektrischer Belastung außerordentlich empfindlich. Es erschien auch aussichtslos, die Anforderungen dadurch zu erfüllen, daß man Halbleiterwiderstände, also Widerstände aus elektronisch leitenden Oxyden, benutzt. Diese Halbleiterstoffe ändern ihren Widerstand mit der Temperatur nach der Gleeii-_b chung WT = A.eT. Darin ist WT der Widerstand, den der Körper bei der absoluten Temperatur T besitzt. A und b sind Konstanten, von denen aber die Konstante b erfahrungsgemäß vom spezifischen Widerstand bei Raumtemperatur derart abhängt, daß ein großer spezifischer Widerstand des benutzten Werkstoffes auch einen großen b-Wert zur Folge hat. Soll nun der Widerstand sich mit der Temperatur wenig ändern, so muß b klein sein. Widerstandsschichten aus Stoffgemisichen. mit solchen Eigenschaften waren bereits bekannt. Wenn man aber einen hohen Widerstandswert bei geringen Temperaturkoeffizienten benutzen will, so erhält man zwangsweise auch ein großes b. Aus diesem Grunde @erschien es aussichtslos; mit HalbleiterwIderstandskö.rpern aus den an sich bekannten Gemischen von leitenden und nichtleitenden Oxyden brauchbare Ergebnisse zu erhalten. Überrasichenderweise zeigte es sich aber, daß es doch einen Weg gibt, dieses Ziel zu Herreichen.
Nach der Erfindung -werden. die Wider-, _standskörper ohne wesentliche Temperätux-## koeffizienten und mit einem spezifischen derstand von ioo Ohm und mehr für deal Leiter von i @cm2 Querschnitt uncl i,cm Länge aus mindestens 97% eines isolierenden Oxyds und höchstens 3% oder mehr eines ungesättigten, leitenden Oxyds ohne Ionenleitung, wie Titanoxyd, Vanadinoxyd oder Nioboxyd, hergestellt, wobei darauf geachtet wird, daß die Oxyde miteinander einen einphasigen Körper bilden. Während die geschilderte Schwierigkeit, die eine Folge des Zusammenhanges zwischen .dem spezifischen Widerstand bei Raumtemperatur und dem Wert der Größe b ist, im allgemeinen bei Stoffgemischen auch auftritt, ist es überraschenderweise bei dem angegebenen Körper möglich, diese Schwierigkeit zu überwinden. .
Die Widerstände werden bei mehr als 1700°C und vorzugsweise bei i8oo° C reduzierend gebrannt. Man bedient sich hierzu vorteilhaft eines nahezu reinen strömenden Wasserstoffes. Damit keine unzulässigen Änderungen auftreten, ist es dazu, erforderlich, daß die isolierenden Oxyde bei dieser Temperatur überhaupt nicht und die leitenden Oxyde nicht zu Metall reduziert werden. Als Stoffe bewährten sich das leitende TitanoxydTiOx mit x zwischen i und 2 und vorzugsweise gleich 1,75, das leitende VanadinoxydV20,, und das leitende Niob,oxydN:b20,, mit y zwischen 3 und 4 und vorzugsweise wenig über 3 sowie die. nichtleitenden Oxyde Magniesiumoxyd MgO und Aluminiumoxyd A1203. Titanoxyd wird vorzugsweise mit Magnesiumoxyd zusammen benutzt, während die anderen beiden genanntem; leitenden Oxyde zusammen mit Aluminiumoxyd verwendet werden. Die genannten Stöffe bilden beim Brennen einphasige Körper (Verbindungen, Lösungen oder Mischkristalle). Die Ausbildung solcher .einphasigen Körper ist für den Erfolg des Verfahrens wesentlich. Die Stoffe werden als Pulver gepreßt und gebrannt. Dabei ist es leicht, den Wert von b zwischen 700 und - 700 einzustellen. Diese Grenze ist durch die Überlegung bedingt, daß bei b=± 69o in einem Temperaturbereich von o bis 5o° C eine Widerstandsänderung von etwa 3o% auftritt, die als iGrenze für einen Widerstandskörper mit geringen Temperaturkoeffizienten für technische Bedürfnisse angesehen werden kann. An Stelle des reinen strömenden Wasserstoffes kann auch ein Wasserstoff-Stirkstoff-Gemis,ch benutzt werden.
Als Beispiel seien folgende Angaben ge--#macht

197 % Magnesiumoxyd werden mit 3

@'T@@oxyd als. Pulver gemischt und gepreßt.

w' Sie entstandenen Körper werden bei 18oo° C

in strömendem Wasserstoff gebiannt. Zwei Widerstandskörper, die so hergestellt wurden und bei einem Durchmesser von 1,1 mm eine freu Länge zwischen den, Stromzufübrungen von 12 mm hatten, besaßen bei Raumtemperatur 258oo und 26oooOhm. Bei 3oo° C -besaß der eine 25 Zoo und der andere 265oo Ohm. Andere Widerstandskörper, deren Abmessungen im Durchmesser 1,2 mm und in der freien Länge zwischen den Stromzuführungen 5 mm betrugen und die aus einem Gemisch von 99% Magnesiumoxyd und i Titanoxyd bestanden, waren bei i8oo° C in einem strömenden Gemisch von ioo Raumteilen Wasserstoff und 20o Raumteilen Stickstoff gebrannt. Sie zeigten bei o' C Widerstandswerte, von 940000 Ohm und 96o ooo Ohm. Bei 5o° C hatten sie Widerstandswerte vors 95oooo Ohm und 107000o Ohm. Es ist hier also gelungen, Ho,chohmwiderstände mit geringen Temperaturkoeffizienten aus halbleitenden Oxyden herzustellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE i.. Widerstandskörper mit einem spezifischen Widerstand von mehr als ioo Ohm für den Leiter von i cm2 Querschnitt und i @cm Länge und ohne wesentliche Temperaturkoeffizienten des. Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß er aus wenigstens 970/0 eines isolierenden Oxyds und höchstens 30/0 eines oder mehrerer der leitenden ungesättigten Oxyde Titanoxyd TiOx mit x zwischen i und 2 und vorzugsweise gleich 1,75 und Vanadinoxyd V20,, und Nioboxyd Nb20y mit y zw'.-schen 3 und 4 und vorzugsweise wenig über 3 besteht und wobei die Bestandteile miteinander einen einphasigen Körper bilden (Verbindung, Lösung oder Mischkristalle) und die Größe b der Wider-_b standstemperaturgleichung WT = A # e T zwischen -f- 700 und - 700 liegt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandskörpers nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydgemis,ch bei mehr als 1700° C und vorzugsweise bei i8oo° C reduzierend gebrannt wird.