DE1067917B - Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten - Google Patents

Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten

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DE1067917B
DE1067917B DEN13232A DEN0013232A DE1067917B DE 1067917 B DE1067917 B DE 1067917B DE N13232 A DEN13232 A DE N13232A DE N0013232 A DEN0013232 A DE N0013232A DE 1067917 B DE1067917 B DE 1067917B
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DE
Germany
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nickel oxide
resistance
cuo
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temperature coefficient
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DEN13232A
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English (en)
Inventor
Arie Bol
Pieter Johannes Wilhel Jochems
Christiaan Alfons Mar Klaassen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C3/00—Sorting according to destination
    • B07C3/02—Apparatus characterised by the means used for distribution
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    • H—ELECTRICITY
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Description

DEUTSCHES
INTERNAT. KL. H 01 C
PATENTAMT
N 13232 VIIId/21 c
ANMELDETAG: 26. J A N U A R 1957
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 29. O KT O B E R 1959
Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem gesinterten Gemisch von Metalloxyden bestehenden Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten.
Es ist bekannt, daß solche Widerstände mit guten Eigenschaften, insbesondere mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten und großer Stabilität, auf der Basis von Nickeloxyd mit einem Zusatz von Lithiumoxyd hergestellt werden können. Durch das Zusammensintern dieser Oxyde in einer oxydierenden Atmosphäre, z. B. in Luft, werden mehrere einwertige Li-Ionen in das NiO-Gitter aufgenommen, so daß eine gleiche Anzahl zweiwertiger Ni-Ionen dreiwertig wird. Das Sinterprodukt wird dann infolge des gleichzeitigen Vorhandenseins von zwei- und dreiwertigem Nickel leitfähig.
Ein bei der Herstellung solcher Widerstände auftretender Nachteil besteht darin, daß das Ergebnis nicht nur von der Sintertemperatur, der Dauer der Sinterung und der Atmosphäre der Sinterung, sondern auch in hohem Maße von der Art des verwendeten Nickeloxyds abhängig ist. Neben den darin vorhandenen Verunreinigungen spielt sowohl die Reaktivität des Nickeloxyds, insbesondere die Größe und die Verteilung in Größe der Körner, als auch das Vorhandensein von Störstellen im Kristallgitter eine Rolle.
Dieser Nachteil kommt deutlich zum Ausdruck bei Verwendung von Nickeloxyd bzw. Nickelkarbonat verschiedenen Ursprungs als Ausgangsmaterial. In der Tabelle 1 ist von mehreren dieser Ausgangsmaterialien der spectrochemisch bestimmte Gehalt an Verunreinigungen in Gewichtsprozent angegeben.
Widerstand mit negativem
Temperaturkoeffizienten
Tabelle 1
I II III IV V VI
Si .7 .02 .004 .002 .47 .047
Fe .08 .0007 .001 .0015 .56 .13
Co .35 .005 .45 .2 .24 .235
Cr .008 .007
Mn .0005 .0009 .0005 .0002 .23 <.0012
Mg .01 .02 .005 .002 .015 .024
Pb .008 .1 .006 .002
Bi .015
Al <.07 .05 .003 .004 .003 <.O4
Sn .001 .004
Ca .015 <.O4 <.01 <.O9
Cu .25 .002 .003 .03 .1 .135
Ag .002 .0001 .00025
Na .1 3
Zn .09 .07 .02
As .15
Cd .003 .01 .0035
Das in der Tabelle mit IV angegebene Präparat ist ein Nickelkarbonat, welches durch Erhitzung in Nickeloxyd Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt, Hamburg I1 Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 31. Januar 1956
Arie BoI, Christiaan Alfons Maria Klaassen
und Pieter Johannes Wilhelmus Jochems,
Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden
umgesetzt ist. Ein Teil desselben wurde 5 Stunden lang auf 1200° C und ein anderer Teil 5 Stunden lang auf 900° C erhitzt. Diese hinsichtlich der Reaktivität verschiedenen Erzeugnisse werden im nachfolgenden mit IVa bzw. IVb bezeichnet. Ferner wurde ein Teil des Nickeloxydpräparats V durch 4stündige Erhitzung auf 1000°C weniger reaktiv gemacht; dieses Nickeloxyd wird im nachfolgenden mit Va bezeichnet.
Aus den verschiedenen Nickeloxydpräparaten werden z. B. auf folgende Weise Widerstände hergestellt. Das Nickeloxyd wird unter Zusatz von Lithiumkarbonat einer solchen Menge, daß das Gemisch 1,5 Molprozent Li2O enthält, 16 Stunden lang in einer Kugelmühle mit Alkohol gemahlen. Dabei wird durch Verwendung von mit Lithiumkarbonat gesättigtem Alkohol vermieden, daß das Lithiumkarbonat des Gemisches in Lösung geht. Nach Filtrierung und Trocknung wird als Bindemittel je 100 g Pulver z. B. 5 g einer Lösung von 20 g Methylakrylat mit als Weichmacher 1 ml Dibutylphthalat in 100 ml Methylacetat zugesetzt. Aus dieser Masse werden Stäbchen von 5-5-15 mm gepreßt, die 1 Stunde lang auf 124O0C in Luft gesintert werden.
In der nachfolgenden Tabelle 2 ist von diesen Widerständen, die aus Nickeloxyd verschiedenen Ursprungs mit einem Gehalt von 1,5 Molprozent Li2O bestehen, der
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spezifische Widerstand bei 3O0C (ρ30) in Ω cm angegeben. Ferner ist darin der Faktor B in 0K angegeben, der gemäß der Formel
ρτ = Ae
gleiche Weise hergestellt, wie oben für die Widerstände ohne Kupferoxydgehalt angegeben. Auch ist der Gehalt an Lithiumoxyd bei diesen Widerständen I1Z2 Molprozent. Der Kupferoxydgehalt beträgt 15 Molprozent, als CuO berechnet.
Tabelle 3
ein Maß für den Temperaturkoeffizienten ist. In dieser Formel bezeichnet A eine Konstante, e die Grundzahl des natürlichen Logarithmus und T die absolute Temperatur.
Tabelle 2
Nickeloxyd
-f- IV2 Molprozent Li2O		 Ö30 B
I 22 000
21 000		 3550
3330
π 37 000
170 000
2 100		 4370
4060
3530
Ill 31000
1 365		 3540
3330
IVA ... 5 425 3430
IVB ...
V
VA
VI
Nickeloxyd
+ I1J2 Molprozent Li2O
+ 15 Molprozent CuO		 O3O B(0K).
I 112
155		 3575
3510
II 140
300		 3600
3965
III 160 3470
IVA .. 176
118		 3450
3330
IVB .. 100 3250
V
VA ...
VI ...
Aus der Tabelle 2 ist die beträchtliche Streuung der Widerstandseigenschaften ersichtlich, die bei Verwendung von Nickeloxyd verschiedenen Ursprungs und/oder verschiedener Vorbehandlung auftritt. Die Werte für ρ30 liegen zwischen 1365 und 170 000 Ω cm und für den Faktor B zwischen 3330 und 4370° K.
Nach der Erfindung wird der störende Einfluß der Art des Nickeloxydpräparats auf die Eigenschaften der erwähnten Widerstände durch den Zusatz von Kupferoxyd wesentlich herabgesetzt. Es ist zwar bereits bekannt, daß durch den Zusatz von Kupferoxyd zu Heißleitern aus Mangan und Nickeloxyd deren spezifischer Widerstand stark gesenkt wird. Jedoch ist bisher nicht erkannt worden, daß dadurch auch der störende Einfluß der Verwendung unterschiedlicher Nickeloxydpräparate auf den spezifischen Widerstand entscheidend vermindert werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen gesinterten elektrischen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten auf der Basis von Nickeloxyd mit einem Gehalt an Lithiumoxyd von 0,1 bis 10 Molprozent und weist das Kennzeichen auf, daß der Widerstand 1 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 Molprozent Kupferoxyd, als CuO berechnet, enthält. Bei Zusätzen von Kupferoxyd bis zu einem Gehalt von weniger als 1 Molprozent CuO ist die gewünschte günstige Wirkung im allgemeinen gering. Andererseits sind Zusätze bis zu einem Gehalt von mehr als 30 Molprozent Cu O weniger gut brauchbar, da auf diese Weise zusammengesetzte Massen einen Sinterbereich haben, der so klein ist, daß die Verarbeitung erschwert wird.
Die Widerstände nach der Erfindung werden dadurch hergestellt, daß die Oxyde von Ni, Li und Cu oder Verbindungen, wie Karbonate, die bei Erhitzung in diese Oxyde übergehen, gemischt und unter Zusatz eines Bindemittels gepreßt werden und darauf in einer oxydierenden Atmosphäre, vorzugsweise in Luft, bei Temperaturen von 1100 bis 13000C gesintert werden. Es ist gleichgültig, ob das Kupferoxyd in Form von CuO oder Cu2O im Ausgangsgemisch verwendet wird.
In nachstehender Tabelle 3 ist für die verschiedenen obenerwähnten Nickeloxydpräparate der Einfluß des Zusatzes von Kupferoxyd auf die Widerstandseigenschaften nachgewiesen. Die Widerstände wurden auf die ^ ■ Aus der Tabelle 3 ist ersichtlich, daß die Streuung in Eigenschaften zwischen den Widerständen bei Benutzung verschiedener Nickeloxydpräparate, die bei einem Gehalt von 11Z2 Molprozent Li2 O für den spezifischen Widerstand 1365 bis 170 000 Ω cm und für den Faktor B 3330 bis 43700K betrug, durch einen Kupferoxydgehalt nach der Erfindung bis auf Werte für ρ30, bzw. den Faktor B zwischen 100 und 300 Ω cm bzw. 3250 und 3965° K herabgesetzt wurde.
In Fig. 1 der Zeichnung ist durch eine Kurve A der Verlauf des spezifischen Widerstandes ρ30 von auf die oben angegebene Weise hergestellten Widerständen aus Nickeloxyd mit einem sich ändernden Gehalt an Li2O dargestellt. Ferner ist durch die Kurve B dieser Verlauf für Widerstände entsprechender Zusammensetzung, jedoch mit einem Kupferoxydgehalt von 10 Molprozent, als CuO berechnet, wiedergegeben. Die Meßwerte dieser Kurven für den spezifischen Widerstand ρ30 in Ω cm für einige Zusammensetzungen sind zusammen mit den entsprechenden Werten für B in 0K in nachstehender Tabelle 4 verzeichnet.
Tabelle 4
Li2O CuO Qso K
2 10000 3370
3 — 1482 3400
5 36,8 2460
10 — 2,84 2520
1 10 3814 3800
1,5 10 166 3100
2 10 67 3160
4 10 7,3 3000
10 10 1,6 2600
Die Kurven C, D und E in Fig. 2 zeigen den Verlauf des spezifischen Widerstandes ρ30 für Widerstände mit einem Li2O-Gehalt von 11Z2 Molprozent, die aus den Nickeloxydpräparaten V, Va, bzw. VI bei sich änderndem Gehalt an CuO hergestellt wurden. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß die infolge der Verwendung von Nickeloxyd verschiedener Art auftretende Streuung des spezifischen Widerstandes bei Zunahme des CuO-Gehaltes wesentlich abnimmt.
Die Meßwerte für den spezifischen Widerstand ρ30 in Ω cm für einige der Zusammensetzungen dieser Kurven sind zusammen mit den entsprechenden Werten für B in 0K in nachstehender Tabelle 5 verzeichnet.
Tabelle 5
Nickeloxyd Li2O CuO Q zo °κ
V ... I — 31000
1365		 3540
3330
Va 5425 3430
VI 5
5		 1740
620		 3430
3140
V 5 560 3260
Va 15
15		 176
118		 3450
3330
VI 15 100 3250
V ...
Va
VI
Aus den Tabellen 4 und 5 ist ersichtlich, daß durch Anwendung eines CuO-Gehaltes bei den Widerständen nach der Erfindung der spezifische Widerstand beträchtlich herabgesetzt wird, daß dies aber nicht im beträchtlichen Maße mit dem Faktor B der Fall ist. Die Widerstände mit einem CuO-Gehalt weisen sogar bei gleichem spezifischem Widerstand einen höheren Faktor B auf als die diejenige, welche keinen CuO-Gehalt besitzen.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Gesinterter elektrischer Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten auf der Basis von Nickeloxyd mit einem Gehalt an Lithiumoxyd von 0,1 bis 10 Molprozent, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand 1 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 Molprozent Kupferoxyd, als CuO berechnet, enthält.
2. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxyde von Ni, Li und Cu oder Verbindungen, die bei Erhitzung in diese Oxyde übergehen, gemischt werden und dieses Gemisch nach der Formgebung bei Temperaturen zwischen 1100 und 13000C in einer oxydierenden Atmosphäre, vorzugsweise in Luft, gesintert wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 914 748.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
909 640/328 10.
DEN13232A 1956-01-31 1957-01-26 Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten Pending DE1067917B (de)

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