JP2013515353A - 温度依存的なコンデンサ、およびコンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

コンデンサにおいて、次の構成要素すなわち第１の加熱部材（１）と第１のコンデンサ領域（２）とを含んでおり、該コンデンサ領域は、誘電性層（３）と、それぞれの誘電性層（３）の間に配置された内部電極（４）とを含んでおり、第１の加熱部材と第１のコンデンサ領域（２）は熱伝導式に相互に結合されている。

Description

請求項１に記載のコンデンサが記載される。
コンデンサの広く知られている問題の１つは、その出力を高めることにある。従来この問題は、さまざまに異なるドーピングを有する誘電性材料が、たとえばコアやスリーブとして、連続する層列に配置されることによって解消されてきた。誘電性材料については、従来のコンデンサでは通常、誘電率が広い範囲内でほぼ温度に依存しない材料が使用されている。それにより、周囲温度が変化したときにコンデンサの誘電性材料の誘電率が変わってしまい、そのためにコンデンサの電気特性も変わってしまうのを回避することが意図されている。

この課題は請求項１に記載のコンデンサによって解決される。コンデンサのその他の実施形態、ならびにコンデンサモジュールは、その他の従属請求項の対象となっている。

本発明の１つの実施形態は、次の構成要素を含んでいるコンデンサに関わるものである：
−第１の加熱部材
−次のものを含む第１のコンデンサ領域：
−−誘電性層
−−それぞれの誘電性層の間に配置された内部電極
第１の加熱部材と第１のコンデンサ領域は、熱伝導式に相互に結合されている。

コンデンサが、コンデンサ領域と熱伝導式に結合された加熱部材を含んでいることにより、加熱部材で生成される熱をコンデンサ領域に伝えることができる。コンデンサ領域へのコントロールされた熱供給により、コンデンサの出力性能を的確に高めることができる。出力向上は、たとえば誘電性層の誘電率が温度の上昇にともなって高くなる結果として得ることができる。このように、加熱部材からの熱供給の増加に基づいて高くなる誘電性層の誘電率によって、コンデンサの出力を高めることができる。

このようなコンデンサは、高い出力密度を有しているので、たとえば高性能ＡＣ／ＤＣコンバータや高性能ＤＣ／ＤＣコンバータで適用するのに良く適している。

本発明の１つの実施形態では、誘電性層は、誘電率が温度に依存して決まる材料を含んでいる。

誘電率は温度に強く依存しているのが好ましい。誘電率は温度の上昇にともなって高くなるのが特別に好ましい。このように本発明のコンデンサについては、従来のコンデンサのように誘電率がほぼ温度非依存的である材料ではなく、逆に、温度が上昇したときに誘電率が明らかな上昇を示す材料が使用されるのが好ましい。それにより、誘電性層への熱供給によって、誘電率を的確に高めることができる。誘電性層の誘電率の上昇により、コンデンサの出力を高めることができる。このことは逆に推論すると、本発明に基づくのではない加熱部材を有さない従来式のコンデンサと同じ出力を有する、誘電性層の容積に関して明らかに小型のコンデンサを製作できることを意味している。このようにコンデンサの小型化が可能である。このことは特に、コスト削減をももたらす材料節減につながる。

本発明の別の実施形態では、第１の加熱部材は、材料の誘電率が、室温での誘電率の値と、材料について最大限可能な誘電率の値とから得られる平均値を上回る値に達する温度まで、加熱することができるようにセットアップされている。

第１の加熱部材は、誘電率が平均値よりも最大限可能な誘電率の近くにある温度まで加熱することができるのが好ましい。第１の加熱部材は、誘電性層の材料が最大の誘電率を有する温度まで加熱することができるのが特別に好ましい。加熱部材は、コンデンサの総出力が最適化される温度まで、すなわち誘電率と誘電損の合計が最適化された値を生じる温度まで、誘電性層の材料が加熱されるようにセットアップすることができるのが同様に好ましい。

このことは一方では、第１の加熱部材が誘電性層の材料に合わせて適合化されることによって可能であり、すなわち、誘電性層が高い誘電率を有する温度に合わせて調整できることによって可能である。他方では、誘電性層をたとえばドーピングによって、特定の加熱温度に達することができる所与の第１の加熱部材に合わせて調整することも同様に可能である。

別の実施形態では誘電性層はＢａ_１−ｘＳｒ_ｘＴｉ_１−ｙＺｒ_ｙＯ_３を含んでおり、このとき０＜ｘ＜１；０≦ｙ＜１が成り立つ。

チタン酸バリウムないし相応にドーピングされたその派生物は強誘電体であってよい。強誘電体と呼ばれるのは、外部の印加磁界がなくても分極を有している種類の材料である。強誘電体の特性は、特徴的な温度すなわちキュリー温度を上回ると消滅する。このような遷移のことを相転移と呼ぶ。強誘電性の状態にあるとき、正と負の電荷の中心は、たとえばアニオンとカチオンは、互いに相対的にシフトしている。たとえばチタン酸バリウムの場合、Ｔｉ^４＋は酸素イオンＯ^２−に対して相対的にシフトしている。１２０℃を上回るとチタン酸バリウムの強誘電性が消滅し、常誘電性の誘電体と同じように振るまう。

チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）では、三角面体の強誘電相から立方体の状誘電相への相転移は、キュリー温度Ｔ_Ｃの領域で起こる。このとき厳密なキュリー温度Ｔ_Ｃは、チタン酸バリウムストロンチウムの厳密な組成すなわちドーピングに依存して決まる。

本発明の別の実施形態では、誘電性層はドーピング物質として次のイオン：Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｈｆのうちの１つまたはこれらの組み合わせを含んでいる。

誘電性層のドーピングにより、相転移が起こるキュリー温度Ｔ_Ｃをシフトさせることができる。それにより、加熱部材からの熱供給によって誘電性層で達せられる温度領域へとキュリー温度Ｔ_Ｃをシフトさせることができる。このように加熱部材への電圧の印加によって、およびその結果として生じる誘電性層へ伝えられる熱によって、誘電性層で相転移を引き起こすことができる。相転移を通じて、たとえば誘電性層の誘電率εのような強誘電特性ないし常誘電特性を変化させることができる。

本発明の別の実施形態では、誘電性層は次のドーピング物質：Ｎｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎのうちの１つないしこれらの組み合わせを含んでいる。

このようなドーピング物質を誘電性層にドーピングすることで、コンデンサ領域の誘電損を低減することができる。

本発明の別の実施形態では、誘電性層は次のドーピング物質：Ｓｉ，Ａｌ，Ｂ，Ｃｕ，Ｚｎのうちの１つないしこれらの組み合わせを含んでいる。

このようなドーピング物質を誘電性層にドーピングすることで、たとえば誘電性層の収縮挙動や熱膨張係数のような焼結挙動に影響を及ぼすことができる。コンデンサのすべての誘電性層が、同等の焼結挙動を有しているのが好ましい。

誘電性層は異なるセラミック相の混合から成り立っていてもよく、すなわち、たとえばペロブスカイト相と誘電率の低い別の誘電性セラミック、たとえばジルコン酸塩、ケイ酸塩、チタン酸塩、アルミン酸塩、スズ酸塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、または希土類金ン族酸化物で成り立っていてよい。さらに誘電性層は、１Ａおよび２Ａの族に属する元素を含むことができる。誘電性層は、次の元素：Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，ＴａおよびＷないしその酸化物を含むこともできる。誘電性層は、希土類金属の元素または酸化物、たとえばＳｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，ＰｒおよびＮｂ、ならびにこれらの混合物を含むことができる。

別の実施形態では、誘電性層は反強誘電材料を有することができる。このような材料は、その誘電率の温度依存性に加えて、いわゆる反転電界を上回る電界の増大にともなう誘電率の上昇を示す（反強誘電効果）。このような材料の温度依存性は２つの段階を有している。すなわち、温度の上昇にともなって反強誘電相は相グラフにおいて強誘電相への移行部に近づいていき、それに対して反強誘電結合は弱まっていき、それにより反強誘電ヒステリシスも変化する。温度がさらに上昇するとヒステリシスが細く平坦になっていき、このことは低い微分誘電率をもたらし、すなわち所与の電圧で、温度の関数よりも小さい誘電率の変化をもたらす。

このように特定の温度で、すなわち熱的な安定化のもとで、適当な反強誘電材料を用いて、反強誘電効果の最善の活用およびそれと同時に強誘電相への移行に対する安全性を提供する作業領域を規定することができる。温度を通じて、所与の電圧での誘電率の変化を事前設定することもできる。このような効果の活用のために、コンデンサの設計に関して安全性の予防策を講じる必要はない。

たとえば誘電性層の反強誘電性材料は、Ｐｂ_{０，９２５}Ｌａ_０，０６（Ｚｒ_０，８６Ｔｉ_０，１４）Ｏ_３、Ｐｂ_{０，８９５}Ｌａ_０，０８（Ｚｒ_０，８０Ｔｉ_０，２０）Ｏ_３、Ｐｂ_{０，８８０}Ｌａ_０，０９（Ｚｒ_０，８０Ｔｉ_０，２０）Ｏ_３、[０，９２（Ｂｉ_０，５Ｎａ_０，５）ＴｉＯ_３]−[０，０６ＢａＴｉＯ_３]−[０，０２（Ｋ_０，５Ｎａ_０．５）ＮｂＯ_３]、[０，８８５（Ｂｉ_０，５Ｎａ_０，５）ＴｉＯ_３]−[０，０５（Ｂｉ_０，５Ｋ_０，５）ＴｉＯ_３]−[０，０１５（Ｂｉ_０，５Ｌｉ_０．５）ＴｉＯ_３]−[０，０５ＢａＴｉＯ_３]、[０，７１（Ｂｉ_０，５Ｎａ_０．５）ＴｉＯ_３] −[０，１８ＢａＴｉＯ_３]−[０，１１Ｂｉ（Ｍｇ_０，５Ｔｉ_０．５）Ｏ_３]、および[０，７７（Ｂｉ_０，５Ｎａ_０．５）ＴｉＯ_３] −[０，２０（Ｂｉ_０，５Ｋ_０，５）ＴｉＯ_３]−[０，０３ＮａＮｂＯ_３]を含む群から選択されていてよい。

本発明の別の実施形態では、第１の加熱部材は、抵抗に関して正の温度係数をもつセラミック材料を含むＰＴＣ素子である。

このようなＰＴＣ素子に電圧を印加することで、これを加熱することができ、そのようにして生起された熱をコンデンサ領域の誘電性層に伝達することができる。このときＰＴＣ素子は、希望される温度まで加熱することができるようにドーピングされたセラミック材料を含むことができる。

本発明の別の実施形態では、ＰＴＣ素子はＢａ_１−ｘＳｒ_ｘＴｉ_１−ｙＺｒ_ｙＯ_３を含んでおり、このとき０＜ｘ＜１；０≦ｙ＜１が成り立つ。

本発明の別の実施形態では、ＰＴＣ素子はドーピング物質を有している。
このドーピング物質はたとえばＰｂ，Ｃａ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｈｆ、またはこれらのイオンの組み合わせであってよい。こうした元素をＰＴＣ素子にドーピングすることで、電圧の印加により達することができる温度領域を変えることができる。このように、たとえば温度範囲をドーピングによって引き上げることができ、それによって、コンデンサ領域ないし誘電性層に伝えることができるいっそう多くの熱を生成することができる。

ドーピング物質は、たとえばＳｉ，Ａｌ，Ｂ，Ｃｕ，Ｚｎ、およびこれらの元素の組み合わせであってもよい。このような元素をドーピングすることで、たとえば収縮挙動や熱膨張係数のような焼結挙動に影響を及ぼすことができる。このときＰＴＣ素子の焼結挙動は、コンデンサ領域の焼結挙動に合わせて適合化されているのが好ましい。

さらにＰＴＣ素子は、遷移金属／遷移金属酸化物または希土類金属／希土類金属酸化物およびこれらの組み合わせでドーピングされていてもよい。

本発明の別の実施形態では、第１の加熱部材はペルチエ素子である。
ペルチエ素子の基本は、たとえば伝導帯の異なるエネルギーレベル（ｐ伝導型またはｎ伝導型）を有する２つの半導体を接触させることにある。このような材料の相前後して配置された２つの接触個所に電流を通すと、一方の接触個所では、隣接する半導体材料のエネルギー的に高いほうの伝導帯に電子が達するために、熱エネルギーを吸収せざるを得なくなり、したがって冷却が行われることになる。他方の接触個所では、電子が高いエネルギーレベルから低いエネルギーレベルへ下がるので、ここではエネルギーが熱の形態で放出される。

ペルチエ素子は、たとえばそれぞれｐドーピングおよびｎドーピングされた半導体材料、たとえばテルル化ビスマスないしシリコンゲルマニウムからなる２つまたはそれ以上の小さい直方体で成り立っていてよい。たとえば常に２つの異なる直方体が、１つの直列回路を形成するように相互に結合される。こうすると、供給される電気エネルギーがすべての直方体を次々に通って流れる。電流の強さと方向に依存して、一方の結合個所は冷却されるのに対し、他方の結合個所は加熱される。このように電流は、一方の側から他方の側へポンプのように熱を送る。

ペルチエ素子は、たとえば酸化アルミニウムセラミックからなる２つの正方形のプレートで構成することができ、これらの間に直方体の半導体がはんだ付けされる。

このようなペルチエ素子もその出力データに関して、相応の電圧の印加によってこれを希望される温度まで加熱することができるように、適合化することができる。

本発明の別の実施形態では、コンデンサは第２のコンデンサ領域を追加的に含んでおり、第２のコンデンサ領域と第１の加熱部材は熱伝導式に相互に結合されている。

このようにして、第１の加熱部材を通じて第１のコンデンサ領域だけでなく、それと同時に別のコンデンサ領域にも熱を供給することが可能であり、このことは、先ほど第１のコンデンサ領域との関連で説明したとおり、第２のコンデンサ領域でも相応に出力向上につながる。

本発明の別の実施形態では、第１の加熱部材は第２のコンデンサ領域と第１のコンデンサ領域の間に配置されている。

第１および第２のコンデンサ領域が第１の加熱部材の互いに向かい合う２つの側に配置されることにより、両方のコンデンサ領域を第１の加熱部材の２つの主面に配置することが可能である。それにより、第１のコンデンサ領域と第２のコンデンサ領域を両方とも広い面積で第１の加熱部材と結合することが可能となり、それによって第１の加熱部材から両方のコンデンサ領域へ、非常に良好な熱伝達を行うことができる。さらにこのような対称の配置は、両方のコンデンサ領域が第１の加熱部材によってそれぞれ同じ熱エネルギーの供給を受けられることを保証し、このことはひいては、第１のコンデンサ領域と第２のコンデンサ領域が同一構造であるケースについては、これらが熱供給によって同じ出力向上を受け、すなわち同じように向上した出力を出せるという帰結につながる。

本発明の別の実施形態では、コンデンサは、第１の加熱部材と第１のコンデンサ領域との間に配置された第１の熱伝導性層、および／または第２の第１の加熱部材と第２のコンデンサ領域との間に配置された第２の熱伝導性層を追加的に含んでいる。

このように、コンデンサは第１の熱伝導性層を含むことができ、または第２の熱伝導性層を含むことができ、あるいは第１および第２の熱伝導性層を含むことができる。この熱伝導性層は、たとえば付着層であってよい。これは加熱部材からコンデンサ領域への熱伝達を促進する層であってもよい。このことは、たとえば熱が非常にスムーズに加熱部材から放出され、それにより加熱部材とコンデンサ領域の間の境界面で熱の滞留が起こらないことによって行うことができる。第１および第２の熱伝導性層は両方とも、加熱部材の熱伝導性を上回る熱伝導性を有しているのが好ましい。第１の熱伝導性層は、第１のコンデンサ領域だけを含んでいて第２のコンデンサ領域を含まない実施形態でも設けることができる。

本発明の別の実施形態では、コンデンサは第１の加熱部材と導電接続された接触部を含んでおり、それにより、第１の加熱部材に電圧を印加することができる。

第１の加熱部材が独自の接触部を有していることによって、コンデンサの動作電圧に関わりなく加熱部材に電圧を供給することができ、したがって、コンデンサの動作電圧に関わりなく所望の温度まで加熱することができる。

本発明の別の実施形態では、コンデンサは第２の加熱部材を追加的に含んでおり、第１のコンデンサ領域は第１の加熱部材と第２の加熱部材の間に配置される。

第１のコンデンサ領域が第１の加熱部材と第２の加熱部材の間に配置されることにより、第１のコンデンサ領域に２つの向かい合う側から熱を供給することが可能である。すなわち、コンデンサ領域に対する両方の加熱部材の対称の配置により、中心平面に関して対称に均等にコンデンサ領域を加熱することが可能である。このことは、誘電率の相応の勾配ももたらす可能性がある、コンデンサ領域の一方の端部から他方の端部へ連続する温度勾配が生じないという利点がある。

本発明による別の実施形態では、コンデンサは第１の金属被覆層と第２の金属被覆層を追加的に含んでおり、第１の金属被覆層は第１の加熱部材の第１の主表面に配置されており、第２の金属被覆層は第１の加熱部材の向かい合う第２の主表面に配置されている。

第１の加熱部材そのものだけでなく、金属被覆層のうちの１つとも導電接続された電気接触部により、第１の加熱部材が接触部を介して直接的に電圧を供給されるだけでなく、第１ないし第２の金属被覆層を介して間接的にも供給されることが可能である。第１の金属被覆層と第２の金属被覆層は第１の加熱部材の上に広い面積で成形されているのが好ましい。そのようにして、たとえば狭い側面を介してではなく、広い面積で第１の加熱部材に電圧を供給することができる。広い面積での電圧供給は、一方では第１の加熱部材を非常に迅速に加熱することができ、他方では、その面積全体にわたって均等に加熱されるという利点がある。さらに均等な加熱は、これに後続する熱伝導性層または直接的に連続するコンデンサ領域も同じく均等に、すなわち面積全体にわたって、同じ熱量の供給を受けられるという利点がある。

本発明の別の実施形態では、第２の加熱部材は相応に第３の金属被覆層ないし第４の金属被覆層を有しており、これについては、第１ないし第２の金属被覆層との関連で説明したのと同様のことが当てはまる。

本発明の別の実施形態では、コンデンサは、第１の加熱部材と第１のコンデンサ領域を周囲に対して熱的に絶縁するカプセル封じを含んでいる。

周囲に対する熱的な絶縁により、第１ないし第２の加熱部材で生成される熱の大部分が、これに接する１つのコンデンサ領域ないしこれに接する複数のコンデンサ領域へ伝えられ、周囲に逃げていかないことを保証することができる。それにより、印加される電圧を基準としたときの加熱部材の効率が高くなる。さらにカプセル封じは、たとえば熱伝導性層や金属被覆のような追加の層もカプセル封じすることができる。

本発明の別の実施形態では、コンデンサは、第１のコンデンサ領域の温度に関する信号を伝送する温度センサを含んでいる。

このとき温度センサは、たとえばコンデンサ領域に直接配置されていてよく、あるいはたとえばそのすぐ周辺に配置されていてもよい。

コンデンサはただ１つの温度センサを含むことができ、あるいは複数の温度センサを含むこともでき、その場合、各々のコンデンサ領域が独自の温度センサを有することができる。それにより、それぞれ個々のコンデンサ領域の温度を別々に監視することができる。

コンデンサのほか、コンデンサモジュールも権利保護が請求される。
本発明によるコンデンサモジュールの１つの実施形態では、コンデンサモジュールはそれぞれ上に説明した実施形態のいずれかに相当する第１のコンデンサと第２のコンデンサとを含んでおり、第１のコンデンサと第２のコンデンサは共通のカプセル封じによって周囲に対して熱的に絶縁されている。

コンデンサモジュール全体が、統一された全体のカプセル封じにより周囲に対して熱的に絶縁されているのが好ましい。さらにコンデンサモジュールは、さらに複数の追加のコンデンサを含むこともでき、その場合、これらも同じく周囲に対して熱的に絶縁される。熱的な絶縁により、印加される電圧を基準としたときの、個々のコンデンサに設けられた加熱部材の効率、その結果として生じる熱の効率、および個々のコンデンサ領域に伝達される熱の割合の効率が向上する。

コンデンサモジュールの別の実施形態では、第１のコンデンサと第２のコンデンサは共通の第１の加熱部材を有している。これに加えて両方のコンデンサは、共通の第２の加熱部材をさらに有することができる。２つを超えるコンデンサがコンデンサモジュールに存在しているケースについては、これら全部のコンデンサを、たとえば互いに向かい合う側で、それぞれ共通の加熱部材により加熱することができる。

次に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。

１つの加熱部材と１つのコンデンサ領域とを備える本発明の実施例を示す模式的な断面図である。 １つの加熱部材と２つのコンデンサ領域とを備える本発明の実施例を示す模式的な断面図である。 ２つの加熱部材と１つのコンデンサ領域とを備える本発明の実施例を示す模式的な断面図である。 熱伝導性層を備える本発明の実施例である。 金属被覆層を備える本発明の実施例である。 接触部を有する本発明の実施例を示す２つの異なる図面である。 接触部を有する本発明の実施例を示す２つの異なる図面である。 カプセル封じされた本発明の実施例を示す模式的な断面図である。 本発明によるコンデンサモジュールの実施例をそれぞれ示す図である。 本発明によるコンデンサモジュールの実施例をそれぞれ示す図である。 内部の直列回路を備える本発明によるコンデンサ領域である。 さまざまな反強誘電性材料の電界依存的な分極（ａ）および温度依存的なキャパシタンス（ｂ）である。 さまざまな反強誘電性材料の電界依存的な分極（ａ）および温度依存的なキャパシタンス（ｂ）である。 一例としての反強誘電性材料の微分誘電率の温度依存性（ａ）および反転電界（ｂ）である。 一例としての反強誘電性材料の微分誘電率の温度依存性（ａ）および反転電界（ｂ）である。

図１には、第１の加熱部材１を含み、その上に第１のコンデンサ領域２が配置された実施例が示されている。第１のコンデンサ領域２は誘電性層３を含んでおり、これらの間に内部電極４が配置されている。第１の加熱部材１と第１のコンデンサ領域２との直接的な接触により、第１の加熱部材１で生成される熱を第１のコンデンサ領域２へ直接伝えることができ、それにより、たとえば誘電性層３の誘電率を高くすることができ、このことはコンデンサの出力向上につながる。そのために誘電性層３には、温度が上昇するにつれて誘電率が高くなる材料が使用される。このことは少なくとも、第１の加熱部材１を加熱することができる温度領域について該当する。誘電性層の材料は、強誘電性または反強誘電性の材料を含むことができる。このことは、以後の図面の誘電性層についても当てはまる。内部電極４については、たとえば次の金属／合金：Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，ＡｇＰｄ，Ｐｄのうちの１つを使用することができる。

図２に模式的な断面図として示す実施例は、第１の加熱部材１を含んでおり、その上面に第１のコンデンサ領域２が配置されるとともに、その下面には第２のコンデンサ領域５が配置されている。両方のコンデンサ領域の各々は、誘電性層３ならびにその間に配置された内部電極４をそれぞれ含んでいる。このように第１の加熱部材１により、第１のコンデンサ領域２と第２のコンデンサ領域５へ同時に熱を供給することができ、それによってこれらを所望の温度まで加熱することができる。

図３は、第１のコンデンサ領域２を含み、その上面に第１の加熱部材が配置されるとともに、その下面には第２の加熱部材９が配置された実施例を模式的な断面図として示している。第１のコンデンサ領域２は、やはり誘電性層３と内部電極４を含んでいる。第１のコンデンサ領域２に対して対称に配置されたこれらの加熱部材により、第１のコンデンサ領域２に２つの向かい合う側から等しい熱エネルギーを供給することができる。それにより、第１のコンデンサ領域２がいっそう均等に加熱され、このことは、誘電性層３の誘電率のいっそう均等な変化を帰結としてもたらす。

図４は、図２に示す実施例に対応しており、さらに追加して、第１の加熱部材１と第１のコンデンサ領域２との間の第１の熱伝導性層６、および第１の加熱部材１と第２のコンデンサ領域５との間の第２の熱伝導性層７を有する実施例を模式的な断面図として示している。第１の熱伝導性層６ないし第２の熱伝導性層７は、たとえば第１の加熱部材１をこれに接するコンデンサ領域と熱伝導的かつ機械的に結合する付着層であってよい。両方の熱伝導性層は、その非常に優れた熱伝導性により、第１の加熱部材１からこれに接するコンデンサ領域へ熱を伝達できることにも貢献する。熱伝導性層は、たとえば加熱部材とコンデンサ領域の間の直接的な接触面に生じる可能性がある熱の滞留を防止することができる。

図５は、図２に示す実施例に相当しており、さらに追加して第１の加熱部材１の上面に第１の金属被覆層１０を有するとともに、第１の加熱部材１の下面に第２の金属被覆層１１を有する実施例を示している。これに加えてこの実施例は、第１の金属被覆層１０および第１の加熱部材１の両方と導電的に接触する第１の金属被覆層１２の接触部もさらに有している。同様に第２の金属被覆層１１も、第２の金属被覆層１３の接触部を介して導電的に接触されており、ならびに、同じく第１の加熱部材１と直接接触している。このような構造により、第１の加熱部材１は狭い側面から電圧の供給を受けられるだけでなく、上面ないし下面の全体から広い面積で供給を受けることができる。このことは、第１の加熱部材１の迅速で均等な加熱をもたらす。

１つを超える加熱部材を有している実施例では、相応に全部の加熱部材がこのような金属被覆層および相応の接触部を有することができる。

図６ａおよび図６ｂには、２つの異なる模式的な側面図でそれぞれ実施例が示されている。図６ａに示す実施例は、図４の実施例と比較して、第１の加熱部材の接触部８と、両側に延びる導電性の接続部１７とを追加的に含んでいる。第１の加熱部材１は両方の側面に、それぞれ絶縁部１６を有している。第１のコンデンサ領域２ならびに第２のコンデンサ領域５は、それぞれの側面にそれぞれコンデンサ終端１５を有している。第２のコンデンサ領域５の右下の角には、誘電性層３ならびに内部電極４が模式的に図示されている。

図６ｂには、図６ａと同じ実施例が、ここでは別の側から見た模式的な側面図として示されている。ここに見られるとおり、第１の加熱部材１は両方の側面にそれぞれ第１の加熱部材の接触部８を有している。本実施例では、コンデンサは相並んで配置された多数の導電性の接続部１７を有している。

さらに別の実施例（図示せず）では、図６ａおよび図６ｂに示す実施例は、図５の実施例との関連で説明したような第１の金属被覆層１０および第２の金属被覆層１１を追加的に含んでいる。

図７は、本発明による別の実施例を示している。これは第１のコンデンサ領域２を含んでおり、その上面に第１の熱伝導性層６が配置されるとともに、その下面には第２の熱伝導性層７が配置されている。両方の側面の各々には、導電性の接続部１７をそれぞれ有するコンデンサ終端１５がそれぞれ配置されている。第１のコンデンサ領域の右下の領域には、誘電性層３およびその間に介在する内部電極４が模式的に図示されている。第１の熱伝導性層６の上には、第１の加熱部材の接触部８を備える第１の加熱部材１が配置されている。これと鏡像対称に、相応に第２の熱伝導性層７の上には、第２の加熱部材の接触部１８とさらに接触された第２の加熱部材９が配置されている。コンデンサ全体は、カプセル封じ１４を介して周囲に対して熱的に絶縁されている。カプセル封じ１４は、電気的な接触部によってのみ中断されている。

図８ａは、コンデンサモジュールの実施例を模式的な側面図として示している。これは第１のコンデンサならびにそれぞれ相並んで配置された３つの別のコンデンサ１９を含んでいる。第１のコンデンサには、上面に第１の熱伝導性層６が配置されるとともに、下面には第２の熱伝導性層７が配置されている。３つの別のコンデンサ１９は、それぞれの上面ないし下面にやはり熱伝導性層をそれぞれ含んでいる。コンデンサモジュールは、個々のコンデンサと向かい合う側でそれぞれ熱伝導式に結合された第１の加熱部材１と第２の加熱部材９を含んでいる。コンデンサモジュールに沿って側方に、導電性の接続部１７が延びている。コンデンサならびに加熱部材は、カプセル封じ１４により周囲に対して熱伝導式に絶縁されている。

図８ｂに示すコンデンサモジュールは、個々のコンデンサがそれぞれ独自の別々の加熱部材１および９を備えていることによってのみ、図８ａに示すコンデンサと相違している。

図９は、内部の直列回路が成立するように、内部電極４が誘電性層３の中に配置されたコンデンサを示している。このような内部電極４の配置は、上に説明したどの実施例でも成立させることができる。さらにコンデンサはその両方の側面に、コンデンサ終端１５を有している。

内部の直列回路により、たとえば電圧レーティングと誤機能に対するロバスト性を同時に明らかに向上させることができる。そのようにして、セラミック本体の個々の故障個所が、過大な漏れ電流につながることがないからである。内部電極４は、その配置に関わりなく、たとえばスルーホールコンタクト（Ｖｉａｓ）を介して、外部の接触面や接触部と導電接続されていてよい。

図１０は、さまざまな反強誘電性材料の電界依存的な分極（ａ）および温度依存的なキャパシタンス（ｂ）を示している。材料Ｒ０５はＰｂ_{０，９２５}Ｌａ_０，０６（Ｚｒ_０，８６Ｔｉ_０，１４）Ｏ_３であり、材料Ｒ０７はＰｂ_{０，８９５}Ｌａ_０，０８（Ｚｒ_０，８０Ｔｉ_０，２０）Ｏ_３であり、材料Ｒ０８はＰｂ_{０，８８０}Ｌａ_０，０９（Ｚｒ_０，８０Ｔｉ_０，２０）Ｏ_３である。図１０ａでは、単位μｃ／ｃｍ^２の分極Ｐが単位ｋＶ／ｍｍの電界Ｆに依存して形成する当該材料のヒステリシス曲線が示されており、これらの材料はその挙動に基づき、誘電性層（３）の材料として良好に適用することができる。図１０ｂには、単位Ｆのキャパシタンスが単位℃の温度に依存して示されている。

図１１ａは、一例としての反強誘電性材料の微分誘電率ｄεの温度依存性を示している。温度Ｔの上昇にともなって、材料の誘電率は０から５ｋＶの所与の電界強度Ｆで、温度の関数として変化する。見られるとおり、所与の電圧での誘電率の変化は温度の関数として低下していく。

図１１ｂは、所与の調合の一例としての材料の単位℃の温度Ｔの関数として、単位ｋＶ／ｍｍの反転電界Ｆを示している。このように材料の調合と温度選択により、誘電性層で反強誘電効果の最善の活用が与えられる作業領域を事前設定することができる。

本発明は、実施例を参照した上の説明によって限定されるものではない。むしろ本発明は、あらゆる新たな構成要件および構成要件のあらゆる組み合わせを含んでおり、このことは特に、特許請求の範囲の構成要件のあらゆる組み合わせを含んでおり、それは、たとえ当該構成要件または当該組み合わせそのものが、明文をもって特許請求の範囲や実施例に記載されていなくても成り立つ。

１） 第１の加熱部材
２） 第１のコンデンサ領域
３） 誘電性層
４） 内部電極
５） 第２のコンデンサ領域
６） 第１の熱伝導性層
７） 第２の熱伝導性層
８） 第１の加熱部材の接触部
９） 第２の加熱部材
１０） 第１の金属被覆層
１１） 第２の金属被覆層
１２） 第１の金属被覆層の接触部
１３） 第２の金属被覆層の接触部
１４） カプセル封じ
１５） コンデンサ終端
１６） 絶縁部
１７） 導電性の接続部
１８） 第２の加熱部材の接触部
１９） 別のコンデンサ
Ｆ 電界
Ｐ 分極
Ｃ キャパシタンス
Ｔ 温度
ｄε 微分誘電率

Claims (15)

1. コンデンサにおいて、次の構成要素すなわち
   第１の加熱部材（１）と、
   第１のコンデンサ領域（２）とを含んでおり、該コンデンサ領域は、
   誘電性層（３）と、
   それぞれの前記誘電性層（３）の間に配置された内部電極（４）とを含んでおり、
   前記第１の加熱部材（１）と前記第１のコンデンサ領域（２）は熱伝導式に相互に結合されているコンデンサ。
2. 前記誘電性層（３）は誘電率が温度に依存して決まる材料を含んでいる、請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記第１の加熱部材（１）は、前記材料の誘電率が、室温での誘電率の値と当該材料について最大限可能な誘電率の値とから得られる平均値を上回る値に達する温度まで、加熱することができるようにセットアップされている、請求項２に記載のコンデンサ。
4. 前記第１の加熱部材（１）は抵抗に関して正の温度係数をもつセラミック材料を含むＰＴＣ素子である、請求項１から３のいずれか１項に記載のコンデンサ。
5. 前記第１の加熱部材（１）はペルチエ素子である、請求項１から３のいずれか１項に記載のコンデンサ。
6. 第２のコンデンサ領域（５）を追加的に含んでおり、
   前記第２のコンデンサ領域（５）と前記第１の加熱部材（１）は熱伝導式に相互に結合されている、先行請求項のいずれか１項に記載のコンデンサ。
7. 前記第１の加熱部材（１）は前記第２のコンデンサ領域（５）と前記第１のコンデンサ領域（２）との間に配置されている、請求項６に記載のコンデンサ。
8. 前記第１の加熱部材（１）と前記第１のコンデンサ領域（２）との間に配置された第１の熱伝導性層（６）を含んでおり、および／または場合により、
   前記第１の加熱部材（１）と前記第２のコンデンサ領域（５）との間に配置された第２の熱伝導性層（７）を追加的に含んでいる、先行請求項のいずれか１項に記載のコンデンサ。
9. 前記第１の加熱部材（１）と導電接続された接触部（８）を追加的に含んでおり、それにより前記第１の加熱部材（１）に電圧を印加することができる、先行請求項のいずれか１項に記載のコンデンサ。
10. 第２の加熱部材（９）を追加的に含んでおり、
    前記第１のコンデンサ領域（２）は前記第１の加熱部材（１）と前記第２の加熱部材（９）との間に配置されている、先行請求項のいずれか１項に記載のコンデンサ。
11. 第１の金属被覆層（１０）および第２の金属被覆層（１１）を追加的に含んでおり、
    前記第１の金属被覆層（１０）は前記第１の加熱部材（１）の第１の主表面の上に配置されており、前記第２の金属被覆層（１１）は前記第１の加熱部材（１）の向かい合う第２の主表面の上に配置されている、先行請求項のいずれか１項に記載のコンデンサ。
12. 前記第１の加熱部材（１）および前記第１のコンデンサ領域（２）を周囲に対して熱的に絶縁するカプセル封じ（１４）を追加的に含んでいる、先行請求項のいずれか１項に記載のコンデンサ。
13. 前記第１のコンデンサ領域（２）における温度に関する情報を伝送する温度センサを追加的に含んでいる、先行請求項のいずれか１項に記載のコンデンサ。
14. コンデンサモジュールにおいて、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の第１のコンデンサと、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の第２のコンデンサとを含んでおり、
    前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサは共通のカプセル封じ（１４）により周囲に対して熱的に絶縁されているコンデンサモジュール。
15. 前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサには共通の第１の加熱部材が付属している、請求項１４に記載のコンデンサモジュール。

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