DEST002420MA - Keramische elektrische Vorrichtung. - Google Patents

Description

Βφ/^ΓΓβοΗγ 28.September 1950

_ j>- Η. Fincke ' ^hrGiwaWauer Weg 28

1.3.1 Zmn :U 97M

3 * & C h 2* if i "3 S Ä g

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fcöimen -©inen Slsearbelag beeita©» ader «lies© QsyHe MSmi«® el«»» ssits dem SlasiaBelag einverleibt ^s^^iae _immer / Bekennte halbleitenäe SX»?«« slat aicn^gaaa befrieäigend, tebeetsfere für aole&e Ammdaneea* m m s&twendig ist, tie Leitfähigkeit innerhalb Terhgltniomaeeig »mg«c Syenaen m regeln.· Is Iiat sich Jä vielen. Fällen, ale tmm8glieh heraasiigest eilt, die Leitfähigkeit befriedigend » Tegel», wl*ar«&ä es «leb is »4i» Fällen herausgestellt hat, äaee «teil äi© Leitfähigkeit im §®teau«Ä t&xter gewissen Ssöiagnsgai vesrlaeerU la «nieren Sil« fcana Ü® halbleitende Glasur etwaa aufgerauht sein nnd dabei iet ee besonders schwierig, diese elektrisch Torriehtung *etoi«&i&t«&* Ss ist weiterbin notwendig* den Atusdebnim^koeffisi«aten einer kera&ischen Saaar « regeln, a» das Sateta&ei von m«eli»iseb« SpeBMttaa_e?·!! la dem KSrper während des Brennens en veraeidan» da n&aliöh ungönatige Spaanangen auf der Oberfläche eines keramischen feile« { &·£· in Äer eüAwer ) besondere echleehte WiÄ«§aa «rf 41* »«tisaiPÄa Peetigkeit des Staekwt haben kann» Pie Sinverleiboag von halbleitenden Materialien «ua Zwecke» den erwünschten Widerstand *u erreichen, kann dan Anedehuneffigienten andern, und ee iet oft schwierig, dieee Ifirkung hinsichtlich dea Auedehnnngskeeffi jsieaten Ä«s»#.#l^h«ta, ©las« {ßj&etoaHAttg; WiteirstMl ä fttdeaau

Sa i0t anofc bekannt, to Siteaaiw^fA* mm m »te y«last«rii%ftan Sediniffagen_jgerer» wie sie belspielaweise beim Brennen von StarteavgejlJUtfi angewandt wsrasa^wSIiresö der lr«afe#fe«Ä«g in eine leitende oder heJLbXeitende f#m übergeht, welche oft als lüanee Titandlocsyd beeeiohnet wird* Eine teilwelee oder vollkommene l^eiliaS ia 41s alö£> tleiteadaa Ijq» erfolgt Jst^Ä geistStoaielh. während den Abköhlene nneh den Brennen, und sswar J@ nach den Bedingungen welche während dee ÄbkUhlungeprosessea herrschen» Ss tmwiitkm belepiel*weise ©j^Mtfreftt« Bstiagimgm ttflireafl der Ab» kiShlong eine ie weeentlichen vollkommene Wmmmmg in die nichtleitende ?orra»

öemäea einem Merkmal der vorliegenden JErfindung wird eine verbeseerte lc«rejel&eiw eJAktrisöfe.« Vorrichtang vsrgeo alxlagna, •Welske einen leitenden, oder halbleitenden Belag aufweist, der auf BSindestens einem teil der Oberfläche angebracht ist und der wirksame IvitmAe Bestandteil «iBses Belages teetaht aas Wimmm fltanoxyd. ββα&ββ ei»« weiteren BeaAoal tar Srflaiaag wird «in Terfahren

zur Herstelluakg solcher verbeeaerter Vorrichtungen vorgeschlagen, das ds3?ia !■©SteM_i dass MMimtms «Sä Teil der Oberfläche eines jiichtleiteadsti keramischen örundkarpers alt einer ScMcht eines Auftrages vsvMhta wird, welcher im weseailialiax ans Sitamrayd feestent» worauf d«® diese unterlage alt einer SMswaasse vor- ®Äes wird» welche geeignet Iot_s in *ls&& ia «•eeatSlobeoL mdaroh-dringllehan Zustand bei einer Seisperatar ^!»»ptifi»; teJenigsa f it<gadi#xjd is seine leitende oder IuAKleltaaAe- fs» Ubergelit· Diese so ait eise» doppelten Belag Tereeheoe Vorrichtang wird den» ua&er «sXelssa Bedingungen. Sebrezint_t da» das fitasdiosyd in. seine leitende Pora übergeht and ea dann geschlitzt ist gegen «Ixte Eeoxydatlon^ ia dl« Älefetleitead^ *tä ü© SeeJ^pLaeur·

Gemäsß einea weiteren Mertens! der Erfindung wird ein abgeändertes Yerfahren ßur Heretellang derartiger Terbeaserter Torrichtimgen vorgeschlagen, das darin besteht, dass mindestens «In Teil der Oberfläche eines sdchtleitaaaen drundkörper« alt einer Sehieht einer lasse w&mhm «Iri» welche ans l&taa&taxgrd and fl^s^aittÄa besteht» Dieee Sbaae ist derart mtaassengeeetist, dass sie bei einer Jeaperatar eberhalb derjenigen» bei der fitandloxyd Ifi »eine leitende oder nichtleitende Form übergeht in einen la wesentlichen tmdurchläeeigea Zustand gebracht tiird* Sie tepsmsa dieser nit eixtem «lasigm Belag f «@Ä»*a Y«^tihtn&g erf&Lgt wt« ämmttgm. ^mMgsmgm_f dass da» fitaadioxyd **iae kalÄfAtend® fem «onlanBt and ee dabei la vwamtlUelun gegen !««^ytirti» In atttow siiiiitleitende Form geschützt wird, und zwar durch den andnr^dringbarea Belag_jTon dem es einen feil bildet« Sie Anewahl einer Crlaeur₉ welche is eine« umreifen β&βτ dzaralÜAmlgtiBO. ftwtanft bei d«r Blanangetemperatur de* f itandioxy* verbleibt, erleichtert da« Siatfiagsa von reduzierenden Gaaen_f welche wahrend dea Brecnnena zur Srzoogmig der BXauong dee fitandiosyds in dem Ofen ssugegen sind» Ser nachfolgende tfrsrgang der Ctasiir ia Hon* ^mdtafelslllssige Jtei schiitst das darunterliegende oder in sie eingebettete Sitaadioxyd gegen nachfolgende Oxydationebedingangan, die sonst eine Surückfi&rmig des iitandiosyij is seine nichtleitende foyjn enr ?olge !»bus «argen..

35er Saaats gewisser Oxyde, beispielsweise solchen von Berrllltm, Sfceaia_f Xttffer_t Kobalt, IieksX_t Mangan, Holybdan, Welfrs® isl

ranadiua ;isul tsjs ita&Ma, ^toffee« ei© 8·2* lispieai»*Iieeii

mil * J&xeosmt* feas«. it© &ob. Sitsndier* iiwwwtoeana* r4s»*tat* iSfepter. Mm ^mxm₉ te sair-« l«sitc*4# Tmm V^eh &^3^s^si₉ *«οίβ tit I«»sfe«,i« 3&4i&&ing*r*t die ;«gt*träwttc «iaac ttamftefttikteo. ί»4« Ä* 2«itf2higfcel» ₍;md .?.',»:> e.:.«r»$«r so. ^»ae^ar g^^Ä^ ^iMlimti «Qrdcö« Uio Sitgafe© äerartlgor Ojcyöe ferns «gK gevie&er

«UitiiifiJtEf s&i* der Is «"tisfss ^sll* »iigiiafc ei« »pÄtiseii sein -4tr£«_v Ma££«I#*»i8ft dadurch, Ai»« ^raMJtaettgm wrls»ssli«*

jjgeaea**Scu .χ;3c tirrnii-ifco .,Π';,^ ττκ. ion Va^fdtu^acr» -Htf^v* ta ic;: ssi sie z^/.-ee^i ".γγί?γι λ%1 ο Uie .?βΰβ%1&1«&0 -«ng* tojt, «]d.*lr,~i3ioe clv-;, ·ν'±ϊ.4ηΟΐ9^ι3^αΐΐί*ΙΛΐ« kixr. <ov« ^.^.eß-ii.'^silohcr. :iffeii,ä «α ίϊΐ^φ3ΐ4;>Λ! XwvsΓ2»-ΐΓΓ,ϋ-*·_t »slek^ Wx :ι$;^!£>,ί# ven fr_#5 2,"* 4j'j .HcisT'g?:. .^iTisa iur.irliS. -'ia:?*>ü3 4«? •'•rfiiyli^i^ τ?Λτα»η stoa te* ' es-vJ ^ic sit y ·.* dsI;«^ -:. itaadis^dgeftaltaK» einau säe^ iMs&raea

i-M-ji-JTIa ^vÄ\!_f ilfi^n SOT '^twäiütttJ&t&Jue 'SCttavc -äi3££e als** \Ohleis» -^fS ni.;^ rfii^dolGvoiee 79^ν£^«Π£ΐ;,τ3.5tyü eic

te·,'! -^uc •.-JivOiaj_f Ir_i^ to "TÄSim^ifcÄS^^sei'ilsiiiiJt m%Q"ksä %p im CliiJtis..' vi-^cj^JL^^i «ins ;:öT£-;?X::A*'?« *i^jd^-?.tcr: lJLu iv,-.

d&d:tr it t^rlt^srt wer*S5i_f das** di« Sju^^«naetisufö^ tte #la Tca?- d'i^mrt^aasitIftl feelit« /örüeHisne a^güSoi»t wird* ^la 7«v f^i?cs %t#t#*it dATiii, -Jtsatit Mstetjwar^R »t edUia rar*ellaa^ «;-teatit- nit oiaas io aB^sverhüX tnie ^aa 2| * ? Mt steh

denen dm Siliziuucaoxyd teilweise IotsIi lirkogawftoxyd ersetzt ist ) oder fararöJLaaer die Geroxyd atxibaS/basi, besAt»» ebenfalls ai©irig©

Die Tabelle I* »igt beispielswelae die £lrkang der Inderung des Verh&ltni&see τοπ Sitandiaxyd se® Yerditoiiageaiittel in einer Belagmie-ehung, welohe keine anderen Bestandteil© enthält, und wobei das Verdiimuingaaittel, welches «aar eine PoraeIlan-Steati i üaeiiüag Ton 99 * 7 «KtMIt flBdP folgende ©llgeatis« te«««- aatsong %mlts^Jm

Ton 35/

Silialamaaiyd

Peldspat

Selfenstein S#

Si© Probostaok· bestanden «as Porsellanetang«» man 1 ca Durcfc-Sameer_t welche vor de» Brem« 10 Sek« lang in die 2itanäAoxydenthaltende Kasse ^tetettt imir&aa. and tea trosteeii-ii©lass an bra* Si« ta «ine eKLLtihtt dttrehaiohtige #l»n3»es® 1 lang getaraoht wurden« Bieaa ίorzellanataagen worden

dann geseasa sn&t eässir Ssja·©! Jä eimÄ Tunnelofen gebrannt» SteKtrttllet&ai»» «eiche mar mit Ä3r tPransparentglmsar twiiii» waren, warden in der gleichen Eapael gebrannt, Be zeigte sich, dasa die StotroXtetftcfe* fiadi tet 1?«iä »eis© and eiÄtleite* «aren» die Probestücke nett dem aalbleitenden Belag eine

%l»g3*«s# fels lialttea und die ia •Sabslla X» angegebenen Leitfähigkeit besessen. Bie Leitfähigkeit wurde tinter einer Spannung von 4000 Volt gemessen, «eiche auf eine !•Snge von 7*6 es JMer SⁱIege »sgÄ#gt word©., anti •ii·© StoageB ms?«« dem »teetei uzs ihre j^chanlsoha Peatigkeit «a bestimmen* Die mittlere festigkeit betrug 843,7 kg are era² and es beatand kein wesentlicher Unterschied svieehen den Stücken welche den halbleitendezi Belag besessen and den KontrollatUeken«

- 6-

mittel £

40 €0

3a €S 28 72 24 76 19 81 13 ST 5 9S

SM Isteimg der Leitfähigkeit der Bela^^eohungen geeäee Tab. X. ist gpftgfelscfe la Flg. 1 wiedergegeben, mfi&%ei d,er £it»di#3^%©1ialt gegsaaises' df® ^ogariilirais des Oljsydielitewidestsiles «afgetarag«. ist*

la fegeasats ra des gveftusellaR Sffelct ImI der Sagabe «ia« ¥eir~ dtftrciuogssittels Inderung dea Gberfläeheawideratandea, tri«

er aus Tab.I» und fi|*1 herrorgeht, hat die Zugabe §mtmm anderer Oxyde ©in© mehr mmg^mpm&hmm ¥irkung auf den Widerstand. Mee OTgiM eich ana den Werten, der ^lEab· II, writafa* die WlÄmg bei der Zugabe Terachledener to» Chrom- und Wolfraaoxyden

sä einer örandbelagzuaa^enaet«ung wiedergibt, welche es einem Craodetoif Ton 24$ ^itandioxyd and 76$ eines Porzellan-Steetit-TerdUniaingsaittel» ia einem TerbSltale von. 95 ι 7 wiedergibt. Me lri«l%e di«g«r Bela^siseltiag «er_y otarohl el« is Qrtmde nosKien die gleiche war, wie diejenige, auf der die Werte der Sab.I ber-ohen, Im der Tat eine Terechiedeae BIisciitmg «ad das Iffi»«, erfolgte auch eine Terschiedene Zeit lang md hieraus ergeben sich die ibideruagea hinsichtlich des Wideratandee zwischen Zelle 5 der fab. I und Seile 1 der Tab. II» Dio Wirkungen der Tersehieden« Saga!» «arglwt sisli au* der Tab.XX waA sie sind gi^rphi&ca is der flg. 2 Wietorgsgtffefija_f w&xäm «eh öise Sorfe enthält, welche Sie f@Äilteisslssig geringe WirfeÄ^ »kernen lässt, lie dadurch entsteht* daee Tersehiedene Mengen Ton TerdUnnangeaBitteln anstelle Töfi folfrais* iisd Stor^seyd« zugegeben werden,»

TiO₂^

2 χ 10**

1 x 10*

2 X 10⁶

5 χ ro⁶ 1 x 10⁷ 5 S 10⁷ 1 x IG⁹ 1 x IO¹⁰

gäbe lie II«

Gründausamöensetzung ρ

Zageaetgte Qgde

Ala j£ der Grund- Als

TOS

(Megohm)

Grandaus arsaensetzaag

too	0	O
0.24	1	12
0*48	2	40
ff .ta	72	5	60
98.8	1.2	5	SO
37«?	2.3	10	170

10 25

40

0.5

WmsM. in der obigen Beschreibung von einer Regelung der leitfähigkeit darch &|n^Sriindun£sgegenstand die Rede ist, «e soll hierunter sleb^ii· «treage Kontrolle durch die ütiU4hdii Stsntotmethoden ^erstanden werden^**» notwendig oder leicht erreichbar

ist. Für 4i# Beiatea Anwendungen si»d iaierrogen Masiohtlieh der Leitfähigkeit in der Größenordnung von 2 Me 1 zwischen desi Sssto tmi Ätoiam mtl&nsig* «Hif«tfid für gewisse ämmnämmgm. 1©* trächtlieh grössere Änderungen zulässig sind« Selbst dieser Grad der Kontrolle lässt sich jedoch sehr schwierig erreichen, da. nämlioh die Mifeiait€ad« Stoffe «etar m&ixAl&afo. sind gegenüber ganz geringen Yeränderungen ihrer Zusaiasensetsung, wodurch Inderangeu in der Leitfähigkeit wm 1000 t 1 oder sogar Ton 1 Hill» * auftreten kennen. iHr die Zwecke der vor liegenden Erfindung Ist ee jiotwffiiiig, die Breim^Mlagimgen minäesteiui so nase wie asöglieh den üblichen Brennbedingongen bei der Herstellung von hochwertigem elektrischen Porzellan anzugleichen, um ein befriedigendes Ausbringen an Se^sastIatei von sulässiger Leitfähigkeit zu erreichen lad teimljÄalt^a* BIe wrltSItnissEässig gering« In&emaig» ills solioa als UeateliÄd erräOurt ward© zwischen der f itsidi9syd~ Terdür^ungsjaittel-Zusarmensetsiing iß Verhältnis von 24 j 76 lässt den Grad der Beständigkeit erkennen» welcher normal erwartet werden Icarya_s wenn die notwendig genmae iroduktloiiskontrolle durchgeführt wird.

3s ist selbstverstskialich möglieh ^fBelSge» deren. Widerstaad ausserhalb der suläseigen iPoleraasjen Iiegt_s to Jedem be-

PaHe eisex Osydatioa oder SMiÄtimsfea&mütoig bei einer OIeEiperatur unterworfen werden können, die hoch genug ist, eta die Belagglasmr und beasw, oder die Jhalblej tende Schioht etwas gasdurchlässig au machen. Ira allgemeinen wird der IMerstaacl durch ©ine solche Behandlung Sä eimer »änsieread» Atmosphäre» wie beiapielsweise Wasserstoff, Terriagert und durch Behandlung in einer oxydierenden Atmosphäre^ wie Luft_i vergrössert«

Sin weiterer Tortell₉ der aas Iitaaiioxjt besteheatai leitest!« Claenr Hegt in i&rem verhlltaieaässig niedrigen feaferat«-* fcoeffiaienten. Obwohl dieser femperatarkoeffisient, Ihalich demjenigen sämtlicher Halbleiter hooh ist ia Yergleieh m den femperaturlcoef f izienten metallischer Leiter ist er geringer als derjenige von den seistea anderen Halbleitern! So zeigten Yer-Buche an einer Porzellanstange» welche mit einem Belag versehen war, der 26# fitandioxyd enthalt, da# sich der Widerstand bei einem Temperaturanstieg von 50° halbiert hatte, während Tereffentllohte S'erte angeben, dass der Widerstand anderer Halbleiter »ich schon bei einem Seaperaturanatieg von 25° halbiert.

Sin weiterer Torteil der aus Iitandioxyd bestehenden halbleitanden Glaeur besteht darin, dass der Stroa nicht direkt proportional ist »a der angelegten Spannung, sondern daes er χα ihr nach der Öloiehoaig I « S^a in Beziehung steht, wobei I die Stroxastärke ist, welche bei einer angewandten Spannung S auftritt und der Index η sieh ändert von wenig »ehr als der Sinheit bis «u etwa 2, jedoeh gewöhnlieh etwa 1,7 beträgt, Bies hat die Iirfcasg_t dass die StabllisieruiigefShlgkeit der Äalbleitenden Glasur auf langen Isolatoren wächst oder auf Isolatoren, welche aus verschiedenen in Serien angeordneten Siiiheitea bestehen«

Ia deia falle, wo die leitende Cchicht in Form eines Titandioxid enthaltenden Belages aufgebracht wird, der dann durch eine Slasur bedeckt wird, ergeben sich andere wesentliche

Claims (2)

1. Tortetle· Ση diesem fails 1st es innerhalb gewissseaf ffreassa SiSgiisii_f die Zuaeua&eneetBung d@s Images antoproeliSBid «SaspasiÄlei, üb eine gsftOBeebfce leitfähigkeit am erhalte», ohne daea die Sigeas^laaftea Aer Btö&glasiir lMNAoflsieet warden. Die Seekgtattr kann is der Tat unter dem G^sichtepunkt der Glätte des Expansionen koeffizienteii, der ^arbe oder anderer Eigenschaften ausgewählt varfteji», wie «a fiä? ü# iMiöM« €3UuHGr«a &er fall ist «st 4er einzige andere faktor der au berücke ichtigen let* ist der der Eeifa^steapgfati»· ssistm to? fi&U4&«n SI«!»»* welche Sä der keraadLMäwa Isisietris f&r Ublieiie Zwecke angewandt «Ftraea_ir sind la den Anfangeetofen *«e Braraiproaessss £pn$g*&& durchlässig oder können ös solche {aqgroowaen werden, d.iu «i&r»d da* Zeit₉ in der die Cfenatiaoepnäre nicht oxydierend ist.

   Ser Srfindongegegenatand kann auf Hoehepannungsisolaterea und Wlderotände afigtgM&dt werden «a& mmh m& VltarvtSsA» der Art, IatfL der ein leitender oder IuAVteltwid«* Belag wi Steea »geteach* 3Bet fen !"alle, wo es notwendig ist* Iseispielsweiae

   bei WideretSnden_t elektrlache Terbindangen ewleehen elnea Leiter und der leitenden Sonieht auf der Torrichtung Iierznatellen_x kann 41* «fgetemsMe Olassr *of fcOieblge ftoia* IIrtlioIi *atta»£ «®?a«rs, M.*pl4!Umaie« Smdbla©« ©ä«r eaefe äxreii ä*

   schleifen»

   Pate nt a η s g r a ehe.

   *} Serafflischei_v elektrische Torrichtung, bestehend mm eisern leltatt&A ©&©r ball&ejLteit&ea Bolag_i der auf slnäeetwui simeia Jeil »einer Qtar£Lfte$» «^toaeMt- ist» we^ti der wirkst» Mitetga* l#stasttftil dieaee BÄägns mas Äaa«© Sitandioxyd best®»»
2. 2.) Torrichtang meh Anepmeh I # &tfan& gekoasaelelBiet» Ies fter leitend« 2 ita3itiio2sydMaag einen g#f!»g®» Ant*t2 von Ms sa 705* #fg Titandioxydgohaltes m !©!Jrasaayd {«Q^> ©äe? Steoso2^a (Or₂Oj) aufweist«

   3* ^ Torrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Titandioxydbelag eine geringe Menge τοη bie m. 10j£ dee Titandioxydgehaltee apa einem oder s§h«r«ai der Gscyde mm Bsrylliaa. Kupfer, Kobalt, Siekal_t Mangan, Molybdän und Tanadium enthält.

   4® 3 Vorrichtung nach eimern der vorangehenden Ansprüche» daiareli ge-* Ummmtehmt $ dass dor leitsate Titandioxydhelag eine geringe Menge von bis zu 10$ des Sitandioxydgehaltes an Siagnes lumthorat oder ^irfeosiat «at!iäXi*

   5·) Tovxlclitang m»eh einem Aer TOna^ebendeA Ansprüche» dadurch $e~ feeanzeichnet, dass der leitende Titandioxydbelag einen Anteil m ¥©rilaaim^sittela enthält*

   δ·5 ' Yorriehtang nach Anspruch 5,dadurch gekennseiehnet, daa» die leitende ϊItandioxydbelagezaaaaaeneetzung bis ä 20 feile Tertlttomgssi tt el eof «te Seil 3»itaadiöxyd enthält*

   7·) Torrichtong nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennaeiohnet, daes das Terdünntaagejaittel aus ϊοη, Magneeiuisoxyd» Alomteiumoxyd* Siliziumoxyd, firkon*«»acyd, Ceroxyd, den Oxyden der Erdalkalimetalle, Feldspat oder Seifenatein besteht» welche in Porm der getrennten Stoffe oder in Fora von Porzellan» Steatit oder dergl* angefügt sind»

   8*) Torrichtung nach den Aneprtichen 5,6 oder 7# dadurch gekennzeichnet, dass dae Tcrdünnungamittel ans einer SSieohmig von 93 feilen Porzellan auf 7 felle Steatlt besteht.

   9·) Torrichtoag nach einem der vorangehenden Ansprliehe₉ dadurch ge~ kennseichnet, dass die Warneauedehnungselgenechaften des leitenden Titandioxydbelagee in Übeareinatiiasamg gebracht Verden mit denjenigen des keramischen Grundkörpere» auf dem «ie aufgebracht sind,

   10*} Torriehtung saab «taeei 4er imrmgÄend« Ansprüche» dadnral». gs— kennzeichnet, dass der leitende ^itandioxydbelag Bit einem auf üsi stxf gebrachten SMmaÄelsg ▼«eeh« ist.

   11,) Torriohtong nach einem der Anaprüehe 1-9, dadurch gekennzeichnet, ässs der leitenden fltamdiesydbelag Sm einer Slaaw eathaltem ist.