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Kondensator.
Die. Erfindung bezieht sich auf Kondensatoren, z. B. Block-, Wickel-oder Drehkondensatoren.
Bei einem Kondensator gemäss der Erfindung besteht wenigstens eine der Elektroden aus einem der Metalle der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe des periodischen Systems der Elemente und das Dielektrikum ganz oder teilweise aus einer Schicht einer stabilen chemischen Verbindung, die durch Umsetzung des Elektrodenstoffes an der Elektrodenoberfläche entsteht. Die Umsetzung kann auf chemischem elektrolytischem oder auf andenn Wege durchgeführt werden. Selbstverständlich werden nur diejenigen Verbindungen hergestellt, die elektrisch nicht leitend sind, und gemäss der Erfindung werden aus diesen Verbindungen die meist stabilen, d. h. diejenigen Verbindungen ausgewählt, die sich nur mittels kräftiger chemischer Agenzien in andere Verbindungen überführen lassen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Kondensatoren herzustellen, die mit aus bestimmten Metallen, z. B. Aluminium oder Tantal, bestehenden Elektroden und mit einem aus Verbindungen, z. B. Oxyden, von den auf obige Weise hergestellten Metallen bestehenden Dielektrikum versehen sind. Es hat sich aber gezeigt, dass diese Verbindungen chemisch weniger beständig sind als die zu diesem Zweck in Betracht kommenden Verbindungen der Metalle der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe. Die dielektrischen Eigenschaften der erstgenannten Verbindungen unterliegen z. B. infolge chemischer Einwirkung Veränderungen, so dass es unmöglich ist, die Kapazität eines solchen Kondensators unter allen Umständen gleichbleibend zu erhalten.
Dagegen sind die Verbindungen, die als Dielektrikum in einem Kondensator gemäss der Erfindung benutzt werden, so stabil, dass die dielektrischen Eigenschaften keiner Änderung unterliegen. Ausserdem haben diese Verbindungen gegenüber den aus Tantal und Aluminium bestehenden Verbindungen den Vorteil, dass sie viel fester an dem Stoff anhaften, aus dem sie hergestellt sind. Infolgedessen kann das so erzielte Gebilde mechanisch sozusagen als ein Ganzes betrachtet werden, so dass die Gefahr von Beschädigungen praktisch ausgeschlossen ist. Diese Eigenschaft kann bei der Herstellung eines Drehkondensators gemäss der Erfindung ausgenutzt werden.
Als zu diesem Zweck geeignete Verbindungen können z. B. die Phosphate genannt werden. Es hat sich aber gezeigt, dass die Oxyde der in Betracht kommenden Metalle in chemischer und mechanischer Hinsicht die meist beständigen Eigenschaften haben, so dass sie sich ganz besonders als Dielektrikum in einem Kondensator gemäss der Erfindung eignen. Gute Ergebnisse lassen sich z. B. erzielen, wenn wenigstens eine der Elektroden aus Zirkonium hergestellt und als Dielektrikum Zirkoniumoxyd gewählt wird. Als zweite Elektrode lässt sich jeder andere Stoff benutzen, der sich dazu in elektrischer Hinsicht eignet, z. B. Kupfer, das gut leitend ist.
Wie bereits erwähnt, werden gemäss der Erfindung die Metallverbindungen auf elektrolytischem, chemischem oder auf anderm Wege aus dem Stoff der Elektroden selbst gebildet.
Man kann z. B. eine Zirkoniumplatte in einer Sauerstoffatmosphäre auf eine Temperatur von 700 bis 8000 C erhitzen, bei der eine Zirkoniumoxydschicht entsteht, welche die Eigenschaft hat, dass sie sehr fest an der Zirkoniumplatte haftet. Natürlich kann man zur Bildung der Schicht das Metall auch in Chemikalien eintauchen.
In entsprechender Weise kann man für die Bildung einer Schicht auf Titan, Thorium oder Hafnium verfahren.
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Zur Erzielung einer Oberll, Åachenschicht auf elektrolytischem Wege, kann man z. B. zur Oxydation von Zirkonium die Elektrolyte Phosphorsäure, Lauge oder Ammoniumborat benutzen. In dem Bade wird dann als die eine Elektrode eine Zirkoniumplatte angeordnet, während für die andere Elektrode ein aus Platin, Kohle oder aus einem andern bei Verwendung dieser Elektrolyte unangreifbaren Material bestehender Stab benutzt wird. Die Dicke der Schicht lässt sich aus der Farbe, welche die Platte während der Oxydation aufweist, ableiten. Wenn man z.
B. für eine der Elektroden eine Zirkoniumplatte von 2 x 2 cm wählt und diese so lange in Phosphorsäure elektrolytisch oxydiert, bis eine Schichtdicke von annähernd 10-4 bis 10-3 cm entsteht, so erzielt man einen Kondensator mit einer Kapazität von 1000 bis 1200 cm, der sich für geringe Spannungen eignet. In entsprechender Weise kann man für die Metalle Titan und Hafnium verfahren. Es hat sich aber gezeigt, dass dieses Verfahren für Thorium weniger geeignet ist, so dass man in diesem Fall vorzugsweise chemische Mittel verwenden wird.
Abhängig von der Dicke der dielektrischen Schicht kann der Kondensator in einem grossen Spannungsbereich Anwendung finden. Je nachdem der Kondensator für niedrigere Spannungen bestimmt ist, kann das Dielektrikum natürlich dünner ausgebildet werden, ohne dass ein Durchschlag zu befürchten ist. Praktisch wird sehr dünnen Schichten eine Grenze gesetzt. Es hat sich gezeigt, dass sich der Kondensator bei solchen Schichtdicken ausserdem als Gleichrichter für Spannungen verwenden lässt, welche die für den Kondensator in Betracht kommenden Spannungen übersteigen. Für eine solche Gleichrichterwirkung ist es aber Bedingung, dass von je zwei Elektroden, die durch eine Schicht getrennt sind, nur eine, z.
B. mit einer Oxydschicht, bedeckt ist, wenn beide Elektroden aus dem gleichen Metall, also aus einem Metall der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe des Systems der Elemente, hergestellt sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kondensator, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Elektroden aus einem der Metalle der ersten Untergruppe der vierten Hauptgruppe des periodischen Systems der Elemente und das Dielektrikum ganz oder teilweise aus einer Schicht einer stabilen chemischen Verbindung besteht, die durch Umsetzung des Elektrodenmaterials an der Elektrodenoberfläche entsteht.