SE455143B - Sett att framstella en icke-linjer, spenningsberoende resistor - Google Patents
Sett att framstella en icke-linjer, spenningsberoende resistorInfo
- Publication number
- SE455143B SE455143B SE8101532A SE8101532A SE455143B SE 455143 B SE455143 B SE 455143B SE 8101532 A SE8101532 A SE 8101532A SE 8101532 A SE8101532 A SE 8101532A SE 455143 B SE455143 B SE 455143B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- sintering
- voltage
- coating
- dependent resistor
- linear
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
- H01C17/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for baking
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
455 143
sidoyta och sintra elementet för att bilda isoleringsbeläggningen
av ett oorganiskt material. Enligt sistnämnda sätt erfordras två
sintringssteg. Som resultat stiger den framställningskostnad som
krävs för att framställa resistorn beroende på att den bränsle-
kostnad som krävs i detta fall är två gånger så stor som den som
erfordras för det enda sintringssteget. Som ytterligare en nackdel
påvisas vidare att sintringsapparaten används två gånger, vilket
reducerar dess livslängd. Vid det senare sättet förekommer vidare
följande ogynnsamma fenomen med avseende på det icke-lineära spän-
ningsberoendet: Under sintringen förångas Bi205 från elementet. Av
detta skäl förlorar man likformighet i tjockleken, som bestämmer
graden av icke-linearitet hos elementet, hos korngränsen i Bi2O5.
Därtill utföres den sintring som förekommer i detta fall som smält-
fassintring beroende på en flytande fas av Bi205. Som resultat
framträderfln olikformighet i ZnO-partiklarnas tillväxthastighet,
vilketsänker det icke-linaära spänningsberoendet.
Vid ovannämnda båda sätt framhållas som en ytterligare nackdel att
tekniskt kunnande och komplicerade anordningar krävs för att man
skall kunna övervaka att beläggningens tjocklek blir likformig.
Summering av uppfinningen
Ändamålet med uppfinningen är att ange ett sätt att framställa en
spänningsberoenae rasister (vDR) via vilket
1) resistornframställs genom att bilda ett elektriskt isolerande
lager på ett resistanselement som utgör resistorn,
2) kristallpartiklarna på resistanselementet är fria från ytporer,
fina och likformiga,
5) det på resistanselementet bildade elektriskt isolerande lagret
är hårt eller tätt packat,
4) resistorn har förbättrade resistanskarakteristika, ringa försäm-
ring i elementkarakteristiiaï7?örbättrad tålighet för spänningsfall
under strömbelastning, glimspänningstålighet eller bågspänningstå-
lighet.
få.
fl'
455 143
Detta uppnås enligt uppfinningen genom att det inledningsvis defi-
nierade sättef förses med följande steg:
a) placerande av nämnda element i en atmosfär av en gasformig molekylär
blandning inuti ett sintringskärl; och
b) sintrande av nämnda element i atmosfären av den gasformiga moleky-
lära blandningen, varvid en kemisk reaktion äger rum mellan bestånds-
delar i den gasformiga molekylära blandningen och det fasta elementet
och ett av den kemiska reaktionens produkt bildat elektriskt isolerande
lager bildas på elementets sidoyta.
Kort beskrivning av ritningarna
Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare under hänvis-
ning till ett på bifogad ritning visat utföringsexempel enligt
nedan.
Fig 1 visar en tvärsektion framifrån av ett föredraget utförande
av en sintringskapsel lämpad för ett sätt att framställa en VDR-
resistor enligt uppfinningen.
Fig 2 visar en tvärsektion framifrån av ett annat föredraget utfö-
rande av en sintringskapsel lämpad för ett sätt att framställa en
VDR-resistor enligt uppfinningen.
Fíg 3 visar en kurva som visar sambandet mellan beläggningsmängden
antimonoxid och tjockleken hos det elektriskt isolerande lager
som bildas på elementets sidoyta.
Fig 4A - 4D visar fotografier som vardera visar en sekundärelek-
tronbild från en röntgenmikroanalysator och en karakteristisk
röntgenbild av Sh och Zn.
Fig SA - SD är fotografier som vardera visar en sekundärelektron-
bild från en röntgenmikroanalysator och en karakteristisk röntgen-
bild av Sb och Zn.
Fig 6 visar ett diagram som visar sambandet mellan beläggningsmäng-
dens antimonoxid och elementets elektriska karakteristik.
455 143
Fig 7 visar en karakteristisk kurva som utgör en röntgendiffrak-
tionsprofíl för ett lager som bildas medelst ett föredraget första
utförande av sättet enligt uppfinningen.
Fig 8A - BD är fotografier som vardera visar ett isolerande lager
upptaget med en röntgenmikroanalysator,
Fig 9A - 9D visar fotografier som vardera visar ett isolerande
lager upptaget med en röntgenmikroanalysator.
Pig 10 visar en kurva som visar blandningsförhållandet mellan Sb2O5
och Bi 0 och sambandet med den minskade mängden Bi 0 i elementet.
25 23
Fig 11 visar ett diagram som visar variationen av blandningsförhål-
landet hos Sb2O5 och Bi203 och en elektrisk karakteristik för ele-
mentet.
Fig 12 visar en kurva som visar sambandet mellan blandningsförhållandet
mellan Sb 0 och Bi20
2 5 5
rande lagret. um
i sintringskärlet och tjockleken hos det isole-
Fig 13 visar ett schema som illustrerar ett förfarande för att
bilda ett elektriskt isolerande lager vari Bi203 är mindre än 20
molprocent.
Fig 14 visar ett schema som illustrerar ett förfarande för att
bilda ett elektriskt isolerande lager vari Bi205 är mera än 30
molprocent.
Fig 15 visar en karakteristisk kurva utgörande en röntgendifrak-
tionsprofil för ett lager.
Fig 16A - 16H är fotografier som vardera visar ett isolerande lager
som upptagits med en röntgenmikroanalysator.
Fig 17 och 18 är kurvor som vardera illustrerar en linjeana-
lys från en röntgenmikroanalysator.
Fig 19 visar en kurva som visar en röntgenäífraktionsbild av en
elektriskt isolerande film.
Fig 20 visar ett diagram som visar ändringen i blandningsförhål-
lande mellan Sb2O5,Bi2O5och SiO2 och en elektrisk karakteristik
för elementet.
42
4R5 1.45
Detaljerad beskrivning av de föredragna utförendena
Fig 1 och 2 visar ett föredraget utförande av ett sintringskärl
enligt uppfinningen.
Se fig 11 Ett basorgan 14 är monterat på bottnen till en kapsel 12
(sintringskärl) av aluminiumoxid. Ett element 18 är monterat på
basorganet 14 via ett lager av ett bäddorgan 16 bestående av ett
granulerat pulver. Bäddorganet 16 är anordnat för att förhindra
att basorganet 14 termiskt skall vidhäfta elementet 18. På den
inre sidoytan av kapseln 12 är en beläggningsagens 20 belagd för
att bilda en sidoytan isolerande beläggning. Vid den övre änden
av kapseln 12 är ett lockorgan 22 anordnat framställt i samma
material som kapseln 12.
Det är att föredraga att basorganet 14 bildas av ett material av
aluminiumoxid eller ZnO-elementblandningen. Speciellt är ZnO-
elementblandningen att föredraga enär det då inte finns någon möj-
lighet att egenskapernas skadas beroende på att Zn0-elementbland-
ningen är av samma material som organet. Beträffande materialet i
bädd0Iš8n@t 16 kan man användaefizgranulerat pulver av aluminium-
oxid eller Zn0-elementet eller ett pulver erhållet genom att för-
sintra ZnO-elementet pch krossa det. Beträffande bäddorganet 16
krävs bestämt att materialet i bäddorganet 16 är gjort av em mate-
rial med liknande sammansättning som det i ZnO-elementet. Det bör
uppmärksammas att om basorganet 14 är framställt av samma material
som elementet 18 bäddorganet 16 icke erfordras. Det är tillräck-
ligt att beläggningsagensen 20 för att bilda en sidoyta isolerande
beläggning är belagd på en del av eller hela ytan av innerväggen
till kapseln 12 och bottenytan av kapseln 12.
Se fig 23 Denna visar en modifikation av sintringskärlet, varvid
ett hjälporgan 24 i samma material som i kapseln 12 och lockorga-
net 22 är anordnat utmed dess inre sidoyta. På dess inneryta (eller
både inner- och ytterytorna) belägges beläggningsagenaen 20. Den
övre ytan av elementet 18 är täckt med bäddorganet 26 och en kera-
misk platta 28 för att förhindra bildning av en isolerande belägg-
ning.
455 143
Hjälporganet 24 som används i det i fig 2 visade sintringskärlet
har en mekanisk styrka tillräcklig att motstâchssmånga upprepade
monteringar. Eftersom det finns föga möjlighet att det uppträder
termisk deformation som skulle kunna orsakas genom upprepning av
de många sintringsoperationerna, kan en tunn platta användas
som hjälporgan 24, vilket gör det möjligt att minska dess kostnad.
Härigenom blir det möjligt, även om materialet i hjälporganet 24
försämras beroende på. mångfaldigt upprepande av sintringsoperatio-
nerna med det resultat att egenskaperna hos sidoytans isolerande
beläggning försämras, att lätt taga. bort hjälporganet 24. Efter-
som vidare beläggningsagensen 20 inte är belagd på kapseln 12 och
lockorganet 22 som är relativt dyrbara, finns det föga möjlighet
att det uppträder någon försämring i materialet hos kapseln 12 och
lockorganet 22. Av detta skäl.är kapseln 12 och lockorganet 22 i
stånd att motstå de talrika upprepade sintringsoperationerna.
Följaktligen är det i fig 2 visade síntringskärlet särskilt lämp-
ligt då. man sintrar ett flertal element med liten radie i en kap-
sel med stor innervolym.
Ett sätt att bilda sidoytans isolering skall nu beröras.
Först beskrivas ett sätt att göra ovannämnda element 18 enligt nedan:
En kvantitet (till exempel 91 vikt-ßš) pulveriserat ZnO tillsätts en
andra förutbestämd kvantitet (till exempel totalt 9 vikt-%) av en
blandning eller en fórångbar molekylär massa innehållande till
exempel sbzoâ (antimonoxia), 131205 (vismumxia), co o (kobou-
and) 01-205 (krømoxia), 141102 (manganuia) och S102 (kiseloxia) och
sedan blandas den förra helt med den senare. Den sålunda erhållna
blandningen pressas sedan i en form till ett format element med
önskad form, till exempel en skiva 40 mm i diameter och 50 mm i
tjocklek.
För det andra är ett sätt att framställa beläggningsmedlet 20
följande: En antimonoxidblandzaing innehållande åtminstone en av
Sb205.Sb204och Sb205 som råmaterial omvandlas till ett beläggnings-
slam som tjänar som 'beläggningsmedel 20 genom att tillsätta en i för-
väg bestämd kvantitet vatten. Det sålunda erhållna beläggningsmedlet
455 143
belägga på en inre sidoyta av kapseln 12 eller hjälporganet 24
och torkas sedan.
Det skivformade elementet 18 insättes i en kapsel 12 i vilken be-
läggningsmedlef 20 är belagd. Kapseln 12 täckas med lockorganet 22
så att man får ett väsentligenlfttätt tillstånd. I detta lufttäta
tillstånd och då elementet 18 sintras inom ett temperaturomrâde
från 1ooo°c till 14oo°c (företrädesvis från 11oo°c till 15oo°c med
tanke på elementets elektriska karakteristik), sublimeras den anti-
monorid som tjänar som det beläggningsmflåel 20 som tillförts i
kapseln 12, med det resultat att kärlets insida försätts i närvaro
av antimonoxiden. Sålunda reagerar antimonoxiden med Zn0 eller
Bi205 på elementets 18 yta via en reaktion fast kropp - ånga, vari-
genom en isolerande beläggning med hög resistans bildas på elemen-
tets 18 yta.
Vid ovannämnda reaktion fastkropp - ånga omvandlas Sb205 till Sb2O4
vald från ett flertal föreningar av antimonoxiden vid omkring
57o°c, och sbzos ømvanaias till sb2o4
357°C. Den sålunda erhållna Sb2O4 börjar sublimera från en tempe-
ratur av omkring 920°C. Då temperaturen är över 1000°C blir reak-
tionen hos Sb O aktiv. Sålunda är insidan av kapseln 12 i närvaro
2 4
av antimonozid.
vid en temperatur högre än
Ä andra sidan krymper elementet 18 med 40 procent räknat efter volym.
Det bildas sålunda en kristallinßas såsom Zn2SiO4, pyroklor
(znzsi st o ), zn
0
3 314 mzsboßv 4
mentet 18 reagerar en antimonoxid som bildäæ inuti sintringskärlet
och 14 Bi2OšCr2O5. På ytan av ele-
med Zn2+ som diffunderar från det inre av elementet 18. Som resul-
tat bildas Zn2,33Sb0,670
sintringen av elementet 18»
4 på ytan av elementet 18 samtidigt med
Fig 3 visar en kurva som visar sambandet mellan tjookleken hos
sidoytans isolerande beläggning och beläggningsmängden Sb203. I
detta fall utföres mätningen för att uppvisa sambandet på följande
sätt: Beläggningsmeålßt 20 (Sb2O3) belägges på det i fig 1 visade
455 143
inner-
sintringskärlets /vägg som har en innervolym av 100 ml varvid dess
mängd varieras. Sedan den torkat monteras två skivor element 18
vardera med en diameter om 40 mm och en tjocklek om 8 mm på bas-
organet 14. Det värde som inritats på abskissan i fig 3 visar
tjockleken hos sidoytans isolerande beläggning under det villkor
att ovannämnda element sintras vid 120000. Som framgår av rit-
ningen så är beläggningsmängdenlineärt proportionell mot dezfbe-
lagda tjockleken, när mera än 0,1 g beläggningsmedel belägges.
Det inses att önskad tjocklek hos 'beläggningen lätt bildas genom
att reglera beläggningsmängden.
Fig 4A - 4D och 5A - 5D är fotografier som vardera visar en sekun-
därelektronbild från en röntgenmikroanalysator på en sidoytam iso-
lerande beläggning och en karakteristisk röntgenbild av Sn och Zn.
Fig 4A - 4D visar fallet att 0,5 g 311205 är belagt som beläggnings-
medel 20, medan fig 4A _ 4D visar en sekwmarelektronbila (skalan
i fig 413 är två gånger så. stor som den i fig 4A), fig 4G visar en
karakteristisk röntgenbild av Sb och fig 4D visar en karakteristisk
röntgenbild av Zn. Som framgår av fig 4G och 4D bildas sidoytans
Sb-rika. beläggning med en bredd av omkring 20 f/Mmikrometer). Det
är känt att Zn i beläggningen har diffunderat från elementet
och gränsytan mellan elementet och belägg-ningen är kemiskt bunden.
Ehuru icke visat enligt röntgenmíkroanalysatorn ser man att
Bi, Cr och Si som ingår i elementet 18 ingår i beläggningen så. att
en liten mängd därav har diffunderat in i den. Fig 5A - 5D visar
fallet att 0,9 g Sb203 är belagt, varvid experimentbetingelserna
i fig 5A - 5D är desamma som i fig 4A - 4D och beläggningens tjock-
lek är omkring 50 ßlm.
I enlighet med röntgendiffraktionsmäjcning finner man att spinell
som bildats under sintringen tillräckligt reagerar med elementet
beroende därpå att Co, Mn och Cr som förefinns i elementet är i
fast lösning iginellfasen.
Fig 6 visar ett diagram som illustrerar tåligheten för hög ström-
styrka hos det element som framställts enligt ovannämnda sätt. Det
påpekas här att värdet på tåligheten för hög strömstyrka mäts då
pulsen på 4x10 ,us anbringas två gånger och variationsför-
f, »V
455 145
hållanäet är värdet sedan pulsen 50 kA pålagts två gånger. Man ser
att sidoytans isolerande beläggning med god karakteristik kan er-
3. I rig 6 beteck-
nar o tålighet för hög strömstyrka och x betecknar variationsför-
hållas genom att variera beläggningsmängden Sb20
hållandet. Fig 7 visar en karakteristisk kurva som illustrerar en
röntgendüïraktionsprofil hos ett lager som bildats medelst det ovan-
nämnda första utförandet av sättet enligt uppfinningen.
Kärnpunkten vid bildningen av sidoytans isolerande beläggning en-
ligt ovanstående beskrivning ligger i en reaktion ånga - fast fas.
Eftersom man inte behöver belägga den agens som bildar sidoytans
isolerande film på elementet, är följande tre sintringssätt till-
gängliga.
Det första sättet innefattar steget att pressa ZnO-elementet i en
form för att forma ett i förväg bestämt format element och uppvärma
elementet i ett sintringskärl med konstruktion enligt fig 1 och 2
för mä utföra en sintring under en i förväg bestämd tid.
Det andra sättet innefattar stegen att utföra en försintring för att
i någon utsträckning krympa eller sammandraga den pressformade ZnO
och sedan utföra en sintring i sintríngskärlet.
Det tredje sättet innefattar stegetatt sintra ZnO-elementet genom
att gradvis höja tempe1a'hxren i sintringskärlet. Närmare bestämt
innebär sistnämnda sätt stegen att uppvärma elementet till en tem-
peratur under den temperatur vid vilken reaktionen ånga - fast fas
börjar, varvid man krymper Zn0-elementet så att man får samma ver-
kan som vid försintring och därefter uppvärmer vid en i förväg be-
stämd temperatur och under en tid som är tillräcklig för att upprätt-
hålla en reaktion ånga - fast fas och olika slags karakteristika hos
elementet och därigenom erhåller den VDR-resistor på vilken en sido-
ytans isolerande beläggning bildas. Sintringen av elementet utföres
genom att bilda en sidoytansisolerande beläggning i överensstämmel-
se med ovan beskrivna utförande.
455 143
10
Enligt föreliggande utförande är det tillräckligt för att uppnå
syftet att sintra ZnO-elementet 18 i atmosfären av antimonoxid
inom ett i förväg bestämt sintringstemperaturområde. Följaktligen
är det i jämförelse med ett sätt att belägga med en oorganisk sido-
ytsagens inte nödvändigt att rigoröst fästa avseende vid kontrak-
tionsförhållandet eller krympningen mellan elementet och den oorga-
niska sidoytsagensen, varigenom det blir lätt att erhålla sido-
ytans isolering med hög resistans.
Eftersom sidoytans isolerande beläggning bildas med användning av
en reaktion ånga - fast fas, blir elementet tätt packat med den
isolerande beläggningen vilket gör det möjligt att erhålla en isole-
rande beläggning med fina och likformiga kristallpartiklar fria
från ytporer. Detta gör det följaktligen möjligt att avsevärt för-
bättra elementets elektriska karakteristika, såsom tålíghet för
hög spänning, glimspänningstålighet eller bågspänningstålighet i
jämförelse med det fall att elementet är belagt med en epoxiplast.
I jämförelse med det fall att en oorganisk sidoytsagens är belagd
på elementets sidoyta och sedan sintrats är det vidare möjligt att
erhålla ett element med samma karakteristik som i ovanstående fall.
Som framgår av föregående beskrivning kännetecknas ett sätt att
bilda en sidoyteisoleringsbeläggning till en VDR-resistor enligt det
första utförandet av uppfinningen av att ZnO-elementet sintras i närvaro
av eller i en atmosfär av antimonoxid. Detta sätt gör det följakt-
ligen möjligt att bilda en isolerande beläggning med likformiga
kristallpartiklar fria från ytporer. Vidare är det enligt sättet
enligt uppfinningen ringa försämring i elementets karakteristik.
Därutöver förbättras i hög grad tåligheten för spänningsfall under
strömbelastning, glimspänningstålighet eller bågspänningstålighet.
Ett andra föredraget utförande av ett sätt att framställa en VDR-
resistor enligt uppfinningen skall nu behandlas. Det i fig 1 och 2
visade sintringskärlet är användbart vid detta utförande. Resistans-
elementet 18 framställs på samma sätt som angivits i samband med det
första utförandet av uppfinningen. Motsvarande element 18 är utfor-
matsom en skiva 40 mm i diameter och 30 mm i tjocklek.
455 143
11
Beläggningsmedlet 20 är så avpassat att molprocent för Sb205 och
Bi2O3 väljas som visats i en tabell som råmaterial.
Den används som ett 'beläggningsslam som man erhåller genom att
tillsätta en lämplig mängd vatten och tillräckligt blanda den
därmed.
Sb203 (mol %) Bi205 (mol %)
1 95 5
2 90 1Û
5 35 15
4 80 20
5 75 25
6 70 5G
7 55 55
B 60 40
Det sålunda erhållna beläggningsmedlet 20 belägges på innerväggen
till ett sintringskärl med samma konstruktion som det i fig 1
visade och torkas sedan. (En kvantitet om omkring 2 g av belägg-
ningsmedlet 20 belägges i ett sintringskärl vars innervolym är
200 ml). Elementet 18 som innehåller Zn0 som huvudbeståndsdel
anbringas i kapseln 12. Kapseln 12 täckas sedan med lockorganet
22 och bringa: därmed dessinre till ett huvudsakligen lufttätt
tillstånd.
I detta lufttäta tillstånd sintras elementet 18 i ett temperatur-
område från 1ooo°c till 14oo°c (företrädesvis från 11oo°c :in
15oo°c med tanke på eiemenzets elektriska karakterietik).
Antimonoxid och vismutoxid som tjänar som beläggningsxnedel 20
inuti kapseln 12 sublimeras och förångas. Därigenom blir kärlets
inre i en atmosfär av antímonoxid och vismutoxid. Dessa ämnen rea-
gerar med Zn0-elementet och övrig blandning och liknande på ele-
mentets 18 yta. Sålunda bildas en isolerande beläggning med hög
resistans på ytan av elementet 18.
455 143
12
Vid ovannämnda reaktion fast kropp - ånga omvandlas Sb203 som valts
från Sb203 och Bi205 som belagts i sintringskärlet till Sb204 vid
57000 ochbörjar sublimera vid 920°C. Som resultat blir Sb
205 mycket
aktiv då dess temperatur är över 1000°C. Big
03 smälter via e2o°c,
varigenom den höga koncentrationen i atmosfären av förångbar mole-
kylär blandning innehållande antimonoxid och vismutoxid fyller
kärlet vid en temperatur över 1000°C.
Ä andra sidan krymper elementet 18 med 40 procent räknat efter volym
i ett temperaturområde från 800°C till 100000. Sålunda bildas ZnO
och andra kristallinlager såsom nyroklor, Zn2SiO4, Zn2,53Sb0,6704,
Bi205, 14 31205-Cr2O3. Bi203 borgar forångas på elementets yta allt
eftersom temperaturen stiger. Graden av förångning undertrycks
emellertid avsevärt beroende därpå att sintringskapseln är i en
atmosfär av Bi2O5.
Sb2O3 i ovanstående atmosfär reagerar med elementet, varigenom
Zn2,35Sb°,67O4 bildas på elementets yta. Bi2O3 i atmosfären och
elementet påskyndar reaktionen mellan'e1ementet och Sb2O3 i atmo-
sfären. Denna förening hopsintras med elementet. Sålunda framställs
en VDR-resistor på vilken sidoytans isolerande beläggning har fina
och likformiga kristallpartiklar.
Pig 8 och 9 är fotografier av experimentdata och visar ett isole-
rande lager som bildats på ytan av elementet som sintrats med an-
vändning avettbeläggningsmeåel innehållande Sb205 och Bi2O5, tagna
med en röntgenmikroanalysator.
Se fig 81 Där visas att 60 Sb2O5 - 40 Bi205 är belagt, varvid fig
BA anger en sekundärøelektronbild, fig 83 - BD anger en karakteris-
tisk röntgenbild av respektive Sb, Zn och Bi. Av dessa fotografier
finner man att man fått ett sidoytslager som är Bi-rikt på isole-
ringsbeläggningen.
Se vidare fig 92 Där visas att 80 Sb2O3 - 20 Bi2O5 är belagt, var-
vid fig 9A visar en selnmdärelektronbildptïigß - 9D anger en karak-
teristisk röntgenbild av respektive Sb, Zn och Bi.
455 145
13
Ehuru ej visat i fig 8, så bildas beläggningen, som framgår av den
i fig 15 visade röntgendüfraktionsprofilen, med spinell
Zn2,33SbO,67O4. En ringa mängd 31203 är inblandad däri.
Denna spinell innehåller Co, Mn och Cr som förefinns i elementet
under det villkor att de är i fast lösning däri. Detta avgör om
den spinell som bildas på ytan av elementet under sintringen rea-
gerar tillräckligt. Vidare är det fastställt genom en ej visad
karakteristisk röntgenbild från en annan röntgenmikroanalysator
att Co, Mn, Cr och Si är i fast lösning.
Fig 10 visar en kurva som återger kemiska analysdata av Bi2O5 i
det element som erhållits ge_nom att sintra elementet 18. Som
visat i figuren är det tydligt att förstoftningen av Bi205 från
elementet undertrycks genom beläggningen av Bi203.
Fig 11 visar ett diagram som ger en elektrisk karakteristík då
man framställer elementet i sintringskärlet genom att variera bland-
ningsförhållendet mellan Sb2O5 och Bi2O5 som skall beläggas varvid
o utmärker 0,1 mlnuml, A utmärker v2,5kA/v1 mA och x utmärker :ålig-
het för spänningsfall under strömbelastning ( 4 x 10 fm
_ två gånger). Då mängden 31205 minskar, minskar 0,1 nde-nl medan
V2,5kA/V1mA ökar och sänker därmed tåligheten för spänningsfall
under strömbelastning. Man får räkna med att deras karakteristíka
3
Fig 12 visar ett diagram som återger sambandet mellan mängden Bi205
och tjockleken av isoleringslagret bildat på sintringselementet. Därvid
plötslig: andras då. 12120 är mindre än ao moi-så.
utmärker beteckningen A tjockleken hos ett isoleringslager som
bildats medelst beläggningsmêåêl innehållande Sb och Bi2O3 och
0
beteckningen B utmärker tjockleken hos ett isolešiâgslager som
bildats medelst ettbeläggningsmedel som enbart innehåller Sb2O3.
Som framgår av figuren blir isoleringslagret tjockare allt efter-
som mängden Bi2O5 ökar. Speciellt ökar, tills mängden Bi2O5 är
20 mol-%, tjockleken hos isoleringelagret lineärt. Då mängden Bi2O3
är över 50 mol-%, bildas emellertid ett Sb-Bi-Zn-O-oxidlager på
. Som resultat deltar Bi2O5 inte i
SbO,6704-fasen (spinell).
utsidan av Zn2,55Sbo,67O4
bildningsreaktionen för Znz 55
9
455 143
14
Fig 15 visar ett schema över ett förfarande for att bilda ett iso-
leringslager då. mängden Bi205 är mindre än 20 mol-fiå. Som framgår
av fig 15 förângas 131205
och undertrycker därmed Bi
fullständigt från beläggningsmedlet 20
203 som förångas från elementet 18. Bi2O3
påskyndar bildningen av den spinellfas 124 som bildas genom reaktion
fast ämne - ånga mellan SbzOñ ochZnO-komponenten i Zno-elementein
Fig 14 visar ett schema över ett förfarande fór att bilda isole-
ringslagret då mängden Bi203 är över 50 mol-fjš, Eftersom Biaüö före-
finns i överskott blir Bi203 mättad. Sålunda bildas oxidmaterialet
126 med Sb-Bi-Zn-O på. spinellfasen 124. I detta fall bidrar denna
bildning inte till bildningen av spinellfasen. Biaüš blir över i
beläggninggmedlet 20. Fig 15 visar en karakteristisk kurva som
återger en röntgendšffiaktionsprofil hos ett isoleringslager som
bildat-ß medelst det andra utförandet av uppfinningen.
Ovannämnda andra utförande enligt uppfinningen kännetecknas av att
blandningen av Sbzüš och 135.203 belägges på innerväggen av kärlet
som innehåller elementet somett beläggningsnedel och att ZnO-ele-
mentet sintras i närvaro av Sb203 och 131203 och elementet därmed
framställs. Följaktligen blir Bi205 svår att förånga från ZnO-
elementet, vilket gör det möjligt att framställa en VDR-resistor
med gynnsamma elektriska karakteristika, såsom god tålig-het för
spänningsfall under strömbelastning.
Atmosfären av Bi2O5 påskyndar bildning av ett isoleringslager.
Följaktligen ger detta möjlighet att lätt bilda ett isoleringslager
med hög resistans i ett temperaturområde för att sintra elementet.
I jämförelse med beläggning med en epoxiplast har isoleringslagret
goda elektriska karakteristika upptagna i elementet, vilket därmed
gör det möjligt att framställa elementet med samma karakteristika
som man får genom att belägga med ett oorganiskt sidoytsmedel och
sintra det. Förstoftning av vismutoxid från ZnO-elementet under-
trycks, vilket därmed gör det möjligt att framställa ett likformigt
element.
455 143
15
Som framgår av föregående beskrivning kännetecknas ett sätt att
framställa en VDR-resistor enligt det andra utförandet av uppfin-
ningen av att ZnO-elementet sintras i närvaro av en blandning av
antimonoxid och vismutoxid, vilket därmed gör det möjligt att bilda
ett isoleringslager med fina och likformiga kristallpartiklar som
är tätt packade med elementet. Sättet enligt detta utförande gör
det möjligt att åstadkomma en VDR-resistor vars elementkarakteris-
tika inte försämras och som har förbättrad spänningslinearitet och
elektriska karakteristika.
föredragna
Det tredje/utförandet av ett sätt ett framställa en von-register
enligt uppfinningen skall nu behandlas. Det i fig 1 och 2 visade
sintringskärlet är användbart vid detta utförande. Resistansele-
mentet 18 framställs på samma sätt som angivits i samband med det
första utförandet av uppfinningen. Det sålunda erhållna elementet
18 är utformat som en skiva 40 mm i diameter och 50 mm i tjocklek.
ßeläggningemealet evpessee sa ett aen innehåller 31203 (5-60 vikt-%).
sbzoš (5-60 vikt4%) een sioz (1-50 vikt-%) sem råmaterial. Därefter
blandas den hopslagna mängden tillräckligt med användning av
vatten för att bilda ett beläggningsslam. Detta beläggningsmedel
belägges på innerytan av kapseln 12 som tjänar som det i fig 1 och
2 visade sintringskärlet eller av ett hjälpdon 24 och torkas sedan.
Elementet 18 som innehåller ZnO som huvudbeståndsdel anbringas 1
kapseln 12. Kapseln 12 täckes med ett lockorgan 22 och får därmed
dess inre att bli huvudsakligen lufttätt. I detta lufttäta till-
stånd och då elementet sintras i ett temperaturområde från 1000°C
till 14oo°c (företrädesvis från 11oo°c t111 13oo°c med tanke på
elementets elektriska karakteristik), reagerar den blandning som
belagts i kapseln 12. Som resultat kommer den framställda bland-
ningen att delvis förångas och förstoftas med det resultat att at-
mosfären blir fylld.med dessa metalloxider som därigenom reagerar
som ånga - fast kropp med ZnO som förefinns på ytan av elementet 18
eller övrig blandning. Sålunda bildas ett isoleringslager med hög
resistans på ytan av elementet 18.
Vid den ovanstående reaktionen ånga - fast kropp omvandlas Sb20
vald från Bi205, Sb205 och Si02 till Sb2O4 vid 570°C och börjar
sublimera vid omkring 92000. Då temperaturen är över 100000 blir
5
455 143
16
Sb2O4 aktiv. Bi2O3 smälter vid 820°C. Den höga koncentrationen i
atmosfären av antimonoxid och vismut_oxid fyller upp sintrings-
kärleto
Det påpekas här att smältpunkten för Si02 är mycket högre än den
hos andra material och dess förångningstryck är lågt. Följaktligen
kommer, i samband med Si02 samtidigt med sublimering av Sb203 och
förångning av Bi2O5, SiO2 att förstoftas och sedan framkomma till
ytan av elementet 18 och reagera därpå.
Elementet 18 krymper med 40 procent räknat efter volym vid ett
temperafurområae från soo°c :in 1ooo°c. som resultat bildas kris-
tallinlager innehållande till exempel Zn2Si04, pyroklor, Zn2,35SbO,67O4,
Bi203 eller 14 Bi203 - Gr203 utöver ZnO. Bi205 som ingår i ytan
av elementet börjar förångas allt eftersom temperaturen stiger.
Graden av förångning undertrycks emellertid avsevärt beroende på
den atmosfär av Bi203 som framställs i sintringskärlet. Sb204,
Bi 0 och Si02 i atmosfären reagerar med elementet och börjar därmed
2 5
att bilda Zng,55Sbo,6704 eller Zn2Si04 på dess yta. När temperaturen
är över 1000 C, kommer Zn Sb 6 O som bildats på elementets
2135 0, 7 4
sidoyta, Zn2SiO och SiO2 som är försatta i reagerat tillstånd, att
2 som diffunderar från elementets inre och bildar
reagera med Zn
ärigenom Zn2,55Sb0,6704, Zn2Si04 och Bi2O5. Dessa föreningar bildas
tillsammans med elementet 18. Eftersom Bi205 förefinns i flytande
tillstånd under sintringen kommer den därigenom att påverka sint-
ringsreaktionen mellan elementet och det under bildning varande iso-
leringslagret att fortgå likformigt. Därigenom kommer isoleringslag-
ret att få fina och likformiga kristallpartiklar fria från ytporer
och med en tjocklek av 40 - SOAL. Som resultat är det lager som
bildatxpå elementets sid0yta kristallinfas innehållande Zn Si0
2 4
och Zn2'35Sbo,67O4.
Fig 16A - 16H är fotografier som vardera illustrerar ett tillstånd
hos ett isoleringslager som bildats på ytan av elementet liksom
tidigare upptagna med en röntgenmikroanalysator. Fig 16A och 163
är fotografier som vardera återger en sekundärelektronbild, varvid
skalan i fig 163 är två gånger så stor som den i fig 16A. Fig 160 -
455 143
17
16H är fotografier som vardera återger en karakteristisk röntgen-
bild av Sb, Si, Bi, Zn, Mn och Co. Som framgår av fig 16 ooh 19
är isoleringslagret så utformat att Zn2,35Sb0'6704 och Zn2Si04
ingår som huvudsakliga beståndsdelar och dess tjocklek är 40 - 50;4.
Fig 17 ooh 18 är kurvor som vardera visar linjeanalysdata av ett
genom sintring bildat element upptagna med röntgenmikroanalysator.
Nummer 5 Zn 10 K som syns upptill till höger i figuren utmärker
till exempel 10 Kops (kiloräkningar per sekund) av Zn i full skala.
Som visat i fig 17 förefinns vid sidoytans isoleringslagerparti (II)
en stor kvantitet Sb ooh Zn och en liten kvantitet Mn. Av detta
finner man att Zn ooh Mn diffunderar från insidan av elementet (I)
till lagret och går sedan i fast lösning däri.
Vidare finner man av fig 18 att det förefinns Si och Bi i lagret.
(III) utmärker ett format parti. Dess tjocklek är omkring
40 - 50 ,u. I den spinell som bildats på elementets sidoyta är
Co, Mn och Cr som förefinns i elementet i fast lösning. I
Zn2Si04 är Co ocn Mn i fast lösning. Av dessa data erfar man att
den spinell ooh Zn2Si04 som bildar på ytan under sintringen till-
räokligt reagerar med elementet.
Som framgår av den i fig 19 visade röntgendfifraktionsprofilen är
isoleringslagret så utformat att det innehåller Zn2,33Sb0,67O4
(spinell) och Zn2SiO4 som en mätkomponent. I figuren utmärker
sp en spinn (znzßšsboß7o4) och zs utmärker ett rinksiiixat
(znzsioár).
Fig 20 är ett diagram som visar en elektrisk karakteristik som
elementet upptar då det formade elementet sintras i sintringskär-
let genom att variera blandningsförhållandet mellan Sb203, Bi2O3
och SiO2. I figuren betecknar x AY1mA/V1mA och o betecknar tålig-
het för spämingsfali (4 r 10 fis, tva gånger) Man rinner
att táligheten för spänningsfall sjunker allt eftersom mängden
Bi2O3 och Si02 ökar.
455 143
18
Enligt det tredje utförandet framställs elementet i stegen att be-
lägga blandningen.som innehåller Sb203, Bi2O5 och SiO2 på innerytan
av sintringskärlet somett beläggningsmeåel och sintra ZnO-elementet
i atmosfären.av Sb205 och Bi205 och därigenom åstadkomma elementets
framställning. Av detta skäl är Bi2O3 svår att få förångad från
Zn0-elementet. Följaktligen blir det härigenom möjligt att fram-
ställa en VDR-resistor med god icke-lineär VI-karakteristika,
speciellt goda elektriska karakteristika, såsom tålighet för spän-
ningsfall under strömbelastning. Eftersom Bi2O5 påskyndar bildningen
av ett isoleringslager, blir det möjligt att bilda ett isoleringe-
lager av hög resistans på elementets sidoyta i det sintringstempe-
raturområde som är lämpligt för elementet.
Isoleringslagret har i jämförelse med beläggningen av epoxiplast
goda elektriska karakteristika, såsom glimspänningstålighet eller
bågspänningstålighet. Vidare har det samma karakteristika som ett
som framställts genom att belägga och sintra ett oorganiskt sidoyts-
medel.
Då förstoftningen av Bi2O3 från Zn0-elementet är undertrygkt blir
det därigenom möjligt att framställa ett likformigt element. Följ-
aktligen är det möjligt att erhålla ett isoleringslager i vilket
elementet och isoleringslagret är tätt packade. Isoleringslagret
har fina och likformiga kristallpartiklar fria från ytporer. Det
är tillräckligt att sintra Zn0-elementet i atmosfären av metalloxid.
Följaktligen är det obehövligt i jämförelse med sättet att belägga
med en oorganisk sidoytspasta att fästa avseende vid kontraktions-
förhållandet mellan elementet och den oorganiska sidoytspastan,
vilket därmed gör det lätt att erhålla en sidoytsisolering med hög
resistans_Ehär man utelämnar försintringssteget för elementet, för-
enklas framställningssteget för elementet så att man minskar dess
kostnad.
Som framgår av det föregående kännetecknas ett sätt att framställa
en VDR-resistor enligt det tredje utförandet av uppfinningen av att
ZnO-elementet sintras i en blandningsatmosfär som innehåller vis-
mutoxid, antimonoxid och kiseloxid. Detta gör det möjligt att bilda
455 143
19
ett isoleringslager med fina och likformiga kristallpartiklar.
Detta gör det vidare möjligt att åstadkomma att elementet och iso-
leringslagret är tätt packade. Vidare är det möjligt att fram-
ställa en VDR-resistor som inte undergår försämring i sin karak-
teristik, med förbättrad icke-linearitet för spänningen och för-
bättrad elektrisk karakteristik.
Ehuru flera föredragna utföranden av uppfinningen har illustrerats
och beskrivits, är det för fackmannen tydligt att många ändringar
och variationer kan göras utan att man frångår uppfinningens huvud-
tanke och omfång. Uppfinningen skall följaktligen endast anses be-
gränsad genom bifogade patentkrav.
Claims (7)
1. Sätt att framställa en icke-linjär, spänningsberoende resistor som är bildad av ett fast element (18) som inne- fattar zinkoxid som huvudbeståndsdel, k ä n n e - t e c k n a t av följande steg: a) placerande av nämnda element (18) i en atmosfär av en gasformig molekylär blandning inuti ett sintringskärl (12): och b) sintrande av nämnda element i atmosfären av den gas- formiga molekylära blandningen, varvid en kemisk reaktion äger rum mellan beståndsdelar i den gasformiga molekylära blandningen och det fasta elementet och ett av den kemiska reaktionens produkt bildat elektrisktisolerande lager bildas på elementets sidoyta.
2. Sätt att framställa en icke-linjär, spänningsberoende resistor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den gasformiga molekylära blandningen innehåller en antimonoxid.
3. Sätt att framställa en icke-linjär, spänningsberoende resistor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den gasformiga molekylära blandningen innehåller en antimonoxíd och en vismutoxid.
4. Sätt att framställa en icke-linjär, spänningsberoende resistor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den gasformiga molekylära blandningen innehåller en antimonoxíd, en vismutoxid och en kiseloxid.
5. Sätt att framställa en icke~linjär, spänningsberoende resistor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda placerandesteg innefattar placerande av elemen- tet (18) på ett av en zinkoxid innehållande blandning 455 143 21 bildat bäddorgan (16) hos sintríngskärlet (12).
6. Sätt att framställa en icke-linjär, spänningsberoende resistor enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att det av en zinkoxidblandning bildade bäddorganet (16) innefattar ett mellan elementet (18) och ett basorgan (14) hos sintríngskärlet (12) anordnat granulerat pulver.
7. Sätt att framställa en icke-linjär, spänningsberoende resistor enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att sintringskärlet (12) inkluderar ett av zinkoxid bildat bäddorgan (26) för förhíndrande av bildandet av en iso- lerande beläggning pà den övre ytan hos elementet (18).
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55035422A JPS6015125B2 (ja) | 1980-03-19 | 1980-03-19 | 電圧非直線抵抗素子の焼成方法 |
JP55041777A JPS6015126B2 (ja) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | 電圧非直線抵抗体素子の製造方法 |
JP55056578A JPS6015128B2 (ja) | 1980-04-28 | 1980-04-28 | 電圧非直線抵抗体素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8101532L SE8101532L (sv) | 1981-09-20 |
SE455143B true SE455143B (sv) | 1988-06-20 |
Family
ID=27288756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8101532A SE455143B (sv) | 1980-03-19 | 1981-03-11 | Sett att framstella en icke-linjer, spenningsberoende resistor |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU527861B2 (sv) |
CH (1) | CH650096A5 (sv) |
DE (1) | DE3110750A1 (sv) |
SE (1) | SE455143B (sv) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE455143B (sv) | 1980-03-19 | 1988-06-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Sett att framstella en icke-linjer, spenningsberoende resistor |
DE3566753D1 (de) * | 1984-03-29 | 1989-01-12 | Toshiba Kk | Zinc oxide voltage - non-linear resistor |
CN106158196A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-11-23 | 怀远县金浩电子科技有限公司 | 一种压敏电阻的固液结合式制备方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1035738B (de) * | 1952-05-24 | 1958-08-07 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung von Hochohmwiderstaenden |
NL179524C (nl) * | 1972-12-29 | 1986-09-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Werkwijze voor de vervaardiging van een spanningsafhankelijke weerstand. |
JPS5249491A (en) * | 1975-10-16 | 1977-04-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Non-linear resistor |
NL7414775A (nl) * | 1974-11-13 | 1976-05-17 | Philips Nv | Werkwijze voor de vervaardiging van een span- ningsafhankelijke weerstand en daarmede ver- kregen spanningsafhankelijke weerstand. |
SE455143B (sv) | 1980-03-19 | 1988-06-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Sett att framstella en icke-linjer, spenningsberoende resistor |
-
1981
- 1981-03-11 SE SE8101532A patent/SE455143B/sv not_active IP Right Cessation
- 1981-03-18 CH CH1830/81A patent/CH650096A5/de not_active IP Right Cessation
- 1981-03-18 AU AU68469/81A patent/AU527861B2/en not_active Ceased
- 1981-03-19 DE DE3110750A patent/DE3110750A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE8101532L (sv) | 1981-09-20 |
AU527861B2 (en) | 1983-03-24 |
CH650096A5 (en) | 1985-06-28 |
DE3110750A1 (de) | 1982-02-04 |
AU6846981A (en) | 1981-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4384989A (en) | Semiconductive barium titanate | |
EP0147101A2 (en) | Aluminum nitride-based sintered body of high thermal conductivity | |
US20150069308A1 (en) | Method for producing semiconductor ceramic composition | |
TWI300062B (en) | Tin oxide material with improved electrical properties for glass melting | |
US4692735A (en) | Nonlinear voltage dependent resistor and method for manufacturing thereof | |
SE455143B (sv) | Sett att framstella en icke-linjer, spenningsberoende resistor | |
US4374160A (en) | Method of making a non-linear voltage-dependent resistor | |
US5382385A (en) | Sintered varistor material with small particle size | |
US5000876A (en) | Voltage non-linear type resistors | |
JP3331447B2 (ja) | サーミスタ用磁器組成物の製造方法 | |
JP2004104093A (ja) | 負特性サーミスタの製造方法 | |
US7556745B2 (en) | Sintered compact for thermistor element, process for producing the same, thermistor element and temperature sensor | |
CA1151317A (en) | Method of making a non-linear voltage-dependent resistor | |
JP2689439B2 (ja) | 粒界絶縁型半導体磁器素体 | |
JPH0935909A (ja) | 非直線抵抗体の製造方法 | |
JP3178083B2 (ja) | チタン酸バリウム系セラミックス半導体およびその製造方法 | |
JP3384410B2 (ja) | 正の抵抗温度特性を有する半導体磁器 | |
JPS5812721B2 (ja) | 電圧非直線抵抗 | |
JPH0574609A (ja) | 酸化物抵抗体の製造方法 | |
JPS59103302A (ja) | 非直線抵抗体の製造方法 | |
JPH04291902A (ja) | サーミスタ焼結体、サーミスタチップおよびサーミスタ焼結体の製造方法 | |
JPH09118522A (ja) | 臨界電流密度の高い酸化物超電導体 | |
JPH06349330A (ja) | 誘電体材料およびセラミック部品 | |
JPS6366401B2 (sv) | ||
JPH08293403A (ja) | 電圧非直線抵抗体素子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NAL | Patent in force |
Ref document number: 8101532-3 Format of ref document f/p: F |
|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8101532-3 Format of ref document f/p: F |