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Elektrischer Schichtwiderstand Elektrische Schichtwiderstände werden
hauptsächlich als Kahleschichtwiderstände hergestellt, und zwar wird entweder eine
Kohleschicht durch Zerlegung von Kohlenwasserstoffen bei hohen Temperaturen auf
keramischen Körpern niedergeschlagen, oder es wird Kohlepulver mit einem organischen,
härtbaren harzähnlichen Eindemittel vermischt, diese Masse auf keramische Körper
aufgetragen und gehärtet. Die bekannten Verfahren habenden Nachteil, daß bei dem
Kohleniederschlagsverfahren bei hochohmigen Widerständen die leitfähige Schicht
außerordentlich dünn und damit empfindlich wird und durch die nötige Schutzlackierung
leicht angegriffen und auch bei Beschädigung dieser Lacksphutzschicht leicht zerstört
werden kann. Außerdem zeigt bei diesem Verfahren die Kohleschicht manchmal eine
sehr starke Haftung an dem Lack, so daß sie sich bei starkem Temperaturwechsel und
bei Rissebildung infolge Alterung des Lackes leicht von dem Trägerkörper abhebt.
Die erreichbaren Widerstandswerte sind bei diesem Niederschlagsverfahren außerdem
begrenzt. Bei einer bestimmten Körpergröße können nur bestimmte Widerstandswerte
aus den oben angeführten Gründen erreicht werden. Das andere Verfahren vermeidet
zwar die oben angeführten Nachteile und hat eine gleichbleibende Schichtstärke bei
allen beliebigen Widerstandswerten, hat
jedoch" ändere Nachteile.
DerTemperaturkoeffizient ist im allgemeinen schlechter als bei Widerständen im Niederschlagsverfahren.
Außerdem sind die Widerstände, welche nach dem Mischverfahren hergestellt sind,
immer zu einem gewissen Grad in ihrem Widerstandswert feuchtigkeitsabhängig, d.h.
bei auftretender Feuchtigkeit und auftretendem T Tropenklima verändern sie ihren
Widerstandswert ziemlich stark.
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Weiterhin haben beide Verfahren noch gemeinsame Fehler, und zwar sind
die Widerstände auf Grund ihres Aufbaues nie absolut konstant und verändern ihren
Widerstandswert im Laufe der Zeit, und zwar Widerstände, die nach dem Niederschlagsverfahren
hergestellt sind, wahrscheinlich durch Einfluß von Alterungserscheinungen in der
Lackschutzschicht und Widerstände nach dein Bindemittelverfahren durch Alterung
des Bindemittels.
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Um diese oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden, wurde vorgeschlagen,
leitende Glasuren herzustellen, d. h. auf hochhitzebeständige nicht leitende Körper
Glasuren aufzuschmelzen, denen vor dem Schmelzprozeß leitende Teilchen, wie Kohle
oder Metalle, beigemischt wurden, wobei man von dem Gedanken ausging, die einzelnen
leitenden Teilchen beim ,Schmelzen der Glasur von dieser umschließen zu lassen.
Dieses Verfahren hatte jedoch aus folgenden Gründen zu keinem befriedigendem Ergebnis
geführt: Das Einbetten der Leiterteilchen in Glasur verursachte eine nur unvollkommene
Kontaktgabe derselben untereinander, wodurch die Rauscheigenschaften sehr schlecht
waren und eine erhebliche Spannungsabhängigkeit bewirkt wurde, dies um so mehr,
als sowohl zur Erreichung hoher Widerstandswerte als auch zur Erzielung guter Rauscheigenschaften
äußerst feingemahlene Leiterteilchen verwendet werden müssen. Der Brennprozeß muß
mit Rücksicht auf fas Abbrennen der Kohieteilchen in neutraler Atmosphäre durchgeführt
werden, da dieselben bei der Bildung der Glasur ihre Lage verändern, zum großen
Teil an die Oberflache wandern und dort wegbrennen. Die bei Glasurbildung auftretende
Verschiebung der Kohleteilchen verursacht eine starke Ungleichmäßigkeit der Masse,
da ein Teil -derselben .durch vollkommene Einbettung in Glasur teils in deutlich
erkennbarer Inselbildung vom Stromtransport ausgeschlossen wird. Beim Einschleifen
derWendel wirkt sich dies durch sehr unregelmäßigeWiderstandszunahme aus, die sogar
bis zur vollkommenen Unterbrechung führen kann. Soweit sich nach dem Erstarren der
Glasur an der Oberfläche -noch leitende Teilchen befinden, werden diese nur locker
festgehalten und lassen sich leicht mechanisch entfernen, was sich besonders beim
späteren Lackieren oder überglasieren durch erhebliche Widerstandswertänderung und
damit durch schlechte Lager- bzw. Feuchtigkeitsbeständigkeit nachteilig auswirkt.
Hinzu kommt, daß das zur Erreichung des erforderlichen Widerstandswertes notwendige
Einschleifen einer Wendel infolge der Härte der Glasur erhebliche Schwierigkeiten
bereitet, da ein Ausbrechen der Randschichten kaum zu vermeiden ist. Ein wirtschaftliches
Schleifen, wie es z. B. durch Automaten gegeben ist, wird durch -lauerndes Nachschärfen,derSchleifscheibe
unmöglichgemacht.
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Die unvollkommene Kontaktgabe der leitenden Teile untereinander wirkt
sich naturgemäß auch auf den Übergangswiderstand an den Anschlußkappen aus, wodurch
das unangenehme Kappenrauschen noch hinzukommt.
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Es ist ferner zu erwähnen, daß bei Glasurbil:dung, wozu entweder hohe
Temperatur oder längere Zeit erforderlich ist, eine chemische Einwirkung der Kohle
bzw. des Metalls auf die Glasur eintreten kann, wodurch der erzielte Widerstandswert
von dem geforderten erheblich abweichen kann, andererseits aber auch durch das Freiwerden
von Metallen bei chemischer Reaktion mit Kohle nicht vorher bestimmbare elektrische
Eigenschaften, z. B. den Temperaturkoeffizienten betreffend, auftreten können. Diese
erwähnten ungünstigen Erscheinungen treten besonders dann auf, wenn es sich um .die
Herstellung hoher Widerstandswerte handelt, da nach Erweichen der Glasteile, also
bei #Glasurbildung, die relativ wenigen Leiterteilchen schnell auseinanderfließen
bzw. von der Glasur umschlossen sind und damit voneinander abgeschlossen werden.
Diese Nachteile werden unter Benutzung eines aus Glasur- oder Glaspulver, Graphit
und feinverteilten Leitern oder Halbleitern bestehenden Gemisches für die Widerstandsmasse
von tSchichtwiderständen gemäß der -Erfindung dadurch vermieden, daß: das Gemisch
nur bis zur Sinterung erhitzt wird, wobei zurVermeidung des Zusammenfließens und
damit der Glasurbildung .dem Gemisch in Pulverform nicht leitende Stoffe, wie Porzellan,
Ton, Sillimanit od. dgl., zugesetzt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß
eine vollkommen homogene Masse erhalten wird, bei der die Sinterung nur ein Aneinanderkleben
der Glasteile bewirkt, ohne daß durch ein Flüssigwerden der Glas-Bestandteile die
leitenden Teile auseinanderbewegt oder gar von einer Glasur umschlossen werden.
Die mit der Sinterung abschließende Erhitzung ergibt somit auch gute Verhältnisse
bezüglich der Rauscheigenschaft und Spannungsabhängigkeit des Widerstandes. ,Außerdem
kann nur verhältnismäßig wenig Kohle abbrennen, und die tSchicht ist leicht zu bearbeiten.
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Durch .die künstliche Erweiterung des an sich entsprechend groß gewähltenErweichungsintervalls
des Glasurpulvers durch Beigabe von chemisch schwach aktiven Substanzen, wie z.
B. feinstem Porzellanmehl, Sillimanit, Ton od. dgl., wird die Wirkung des erfindungsgemäßen
Verfahrens begünstigt, indem durch @dieEinlagerung von Teilchen, die die Glasteile
auseinanderhalten, ihr schnelles Zusammenfließen, insbesondere bei hochohmigen,
kohlearmen Massen, unterbunden und die Gleichförmigkeit der Mässe gesichert wird..
Zur Erweiterung des Erweichungsintervalls und Vermeidung der Glasurbildung können
erfindungsgemäß auch
dem Glaspulver feinverteilte Metalloxyde, wie
Zinnoxyd, Zinkoxyd, Aluminiumoxyd od. dgl., beigegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, dem Gemisch von Glas- oder
Glasurpulver, Graphit und fein aufgemahlenen Leitern oder Halbleitern Zusätze von
kolloidalem Kohlenstoff zuzugeben. Die feine Kohle, die ohne Graphitzusatz eine
praktisch nicht leitende Schicht ergeben würde, bewirkt eine Vergrößerung des Erweichungsintervalls
und verhindert ebenfalls ein Zusammenfließen der Glasteile zu einer Glasur. Die
feine Kohle ergibt den weiteren Vorteil, eine Oxydation des schwerer verbrennenden
Graphits zu unterbinden, indem sie an der Oberfläche während des Brennvorgangs Sauerstoff
aufnimmt. Infolge der Feinheit dieser Kohle ist die Oberfläche der Widerstandsschicht
praktisch porenfrei.
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Da die Oberfläche infolge der Eigenart des Brennvorgangs elektrisch
leitend bleibt, also erfindungsgemäß nicht durch Glasur abgeschlossen ist, bereitet
das Aufbringen von Anschlußkappen bzw. die elektrische Verbindung solcher Kappen
mit der Schicht und das Einschleifen der Wendel für die Abstimmung des Widerstandes
keine Schwierigkeiten. Es ist auch ohne weiteres möglich, die leitfähige Schicht
durch unter ihr auf dem keramischen Körper vorgesehene, z. B. aufgebrannte Metallbeläge
mit Zu- und Abführungsleitungen, Anzapfungen oder sonstigen Bauelementen zu verbinden.
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Die nach .der Erfindung hergestellten Widerstände können in der üblichen
Weise lackiert oder mit einer elektrisch isolierenden Umhüllung, beispielsweise
einem Glas- oder Porzellanrohr oder Schutzzement, versehen werden. ;Außerdem besteht
die Möglichkeit, die leitfähige Schicht dieser Widerstände mit einer sehr niedrig
schmelzenden Glasur zu überdecken und damit vollkommen abzuschließen und zu isolieren.