DE1067917B - Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten - Google Patents
Widerstand mit negativem TemperaturkoeffizientenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
N 13232 VIIId/21 c
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 29. O KT O B E R 1959
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
Temperaturkoeffizienten
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)
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg I1 Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 31. Januar 1956
Niederlande vom 31. Januar 1956
Arie BoI, Christiaan Alfons Maria Klaassen
und Pieter Johannes Wilhelmus Jochems,
und Pieter Johannes Wilhelmus Jochems,
Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden
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
909 640/328
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.
ein Maß für den Temperaturkoeffizienten ist. In dieser Formel bezeichnet A eine Konstante, e die Grundzahl
des natürlichen Logarithmus und T die absolute Temperatur.
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.
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.
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)
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.
Deutsche Patentschrift Nr. 914 748.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
909 640/328 10.
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---|---|---|---|
NL204104A NL105505C (de) | 1956-01-31 | 1956-01-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1067917B true DE1067917B (de) | 1959-10-29 |
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Family Applications (1)
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- 1956-01-31 NL NL204104A patent/NL105505C/xx active
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- 1957-01-25 US US636316A patent/US2863840A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1957-01-29 CH CH345933D patent/CH345933A/de unknown
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