DE1415430C - Keramische elektrische Widerstands korper auf der Basis von Banumtitanat und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Keramische elektrische Widerstands korper auf der Basis von Banumtitanat und Verfahren zu deren HerstellungInfo
- Publication number
- DE1415430C DE1415430C DE1415430C DE 1415430 C DE1415430 C DE 1415430C DE 1415430 C DE1415430 C DE 1415430C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- resistance
- temperature
- doping
- barium titanate
- percent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N Barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium(0) Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 claims description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims 3
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N Gadolinium Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N Samarium(III) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910010252 TiO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 claims 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000001143 conditioned Effects 0.000 claims 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001941 lanthanum oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 claims 1
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 claims 1
- CZXRMHUWVGPWRM-UHFFFAOYSA-N strontium;barium(2+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Sr+2].[Ba+2] CZXRMHUWVGPWRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- -1 barium-strontium Chemical group 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 241001556567 Acanthamoeba polyphaga mimivirus Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 101710028361 MARVELD2 Proteins 0.000 description 1
- 240000004760 Pimpinella anisum Species 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
Description
3 4
wie zu verfahren ist, um stets ein maximales und gesetzten Ausgangsgemisch, das 100—χ Molprozent
hohes Widerstandsverhältnis zu erreichen. BaCO.,, χ Molprozent SrCO3 und 1 Mol TiO., ent-Es
hat sich aber gezeigt, daß das maximale Wider- r hält, das Antimonoxid als Sb.,0, in der erforderstandsverhältnis,
d. h. also der Quotient aus dem bei liehen Menge y zugesetzt wird, idaß dieses Ausgangshohen
Temperaturen des Widerstandsanstiegs er- 5 gemisch zur Umsetzung gebracht wird, indem die
reichten, maximalen und dem bei niedrigen Tempe- Temperatur zunächst mit einer Geschwindigkeit von
raturen, bei denen der Widerstandswert zu steigen etwa 300° C pro Stunde bis auf etwa 1000° C erhöht
beginnt, vorhandenen kleinsten Widerstandswert bei und auf diesem Wert über etwa 2 Stunden erhalten
gleichem ferroelektrischem Werkstoff mit gleicher bleibt, wonach das Umsetzungsprodukt in etwa 3 bis
Curie-Temperatur sehr verschieden groß sein kann. io 4 Stunden auf 500° C und dann bis auf Zimmer-Widerstände,
die unterhalb der Curie-Temperatur. temperatur abgekühlt und daraus nach Feinmahlung
einen von der Temperatur verhältnismäßig unabhän- der gewünschten Körper durch Pressen des Pulvers
gigen Kleinstwert des Widerstandswertes besitzen, erzeugt wird, daß dieser Preßkörper oxydierend der
erreichen zwar alle etwa 100° C oberhalb der Curie- Sinterung unterworfen wird, indem die Temperatur
Temperatur ein Maximum ihres Widerstandswertes; 15 mit einer Geschwindigkeit von etwa 300° C pro
die Höhe dieses maximalen Widerstandswertes kann Stunde bis auf etwa 1360° C erhöht und dieser Wert
jedoch im Verhältnis zum genannten Kleinstwert um etwa 10 Minuten beibehalten wird, wonach die nor-Größenordnungen
verschieden sein. male langsame Abkühlung des nunmehr fertig geAufgabe der Erfindung ist es, keramische, elek- sinterten Widerstandskörpers erfolgt,
trische Widerstandskörper der eingangs genannten ao Wird im ferroelektrischen Werkstoff, der aus Art anzugeben, bei denen mit gleichem Ausgangs- Barium-Strontium-Mischkristalltitanat besteht, im material und einem Strontiumanteil von 0 bis 50 Mol- Ausgangsgemisch der Gehalt des Strontiums erhöht, prozent mit fertigungstechnisch einfach handzu- so muß, wie die Untersuchungen gezeigt haben, auch habendem Dotierungsmaterial das maximale Wider- die Menge des zuzusetzenden, Störstellen bildenden Standsverhältnis bei jeder gewünschten Curie-Tem- »5 Metalls, nämlich des Antimons, erhöht werden; bei peratur stets möglichst gleich und möglichst hoch ist. einer Erhöhung des Strontiumgehalts von 0 bis auf Diese Aufgabe wird bei Widerstandskörpern der 50 Molprozent, bezogen auf 1 Mol Titan im Auseingangs genannten Art gelöst durch die gemeinsame gangsgemisch, ist entsprechend auch der Molprozent-Anwendung folgender Merkmale zur Herstellung Anteil des Antimons (Sb) — gerechnet als Sb2O., — von Widerstandskörpern etwa einheitlichen, relativ 30 in diesem Gemisch von etwa 0,03 bis etwa 0,08 auf großen Widerstandsverhältnisses bei verschiedenen etwa 0,58 bis etwa 0,73 zu erhöhen. Dies ergibt sich Curie-Temperaturen: aus den Messungen, die in der F i g. 1 dargestellt
trische Widerstandskörper der eingangs genannten ao Wird im ferroelektrischen Werkstoff, der aus Art anzugeben, bei denen mit gleichem Ausgangs- Barium-Strontium-Mischkristalltitanat besteht, im material und einem Strontiumanteil von 0 bis 50 Mol- Ausgangsgemisch der Gehalt des Strontiums erhöht, prozent mit fertigungstechnisch einfach handzu- so muß, wie die Untersuchungen gezeigt haben, auch habendem Dotierungsmaterial das maximale Wider- die Menge des zuzusetzenden, Störstellen bildenden Standsverhältnis bei jeder gewünschten Curie-Tem- »5 Metalls, nämlich des Antimons, erhöht werden; bei peratur stets möglichst gleich und möglichst hoch ist. einer Erhöhung des Strontiumgehalts von 0 bis auf Diese Aufgabe wird bei Widerstandskörpern der 50 Molprozent, bezogen auf 1 Mol Titan im Auseingangs genannten Art gelöst durch die gemeinsame gangsgemisch, ist entsprechend auch der Molprozent-Anwendung folgender Merkmale zur Herstellung Anteil des Antimons (Sb) — gerechnet als Sb2O., — von Widerstandskörpern etwa einheitlichen, relativ 30 in diesem Gemisch von etwa 0,03 bis etwa 0,08 auf großen Widerstandsverhältnisses bei verschiedenen etwa 0,58 bis etwa 0,73 zu erhöhen. Dies ergibt sich Curie-Temperaturen: aus den Messungen, die in der F i g. 1 dargestellt
a) das Bariumtitanat ist mit Antimon in Men- sind.
gen y von 0,03 bis 0,8 Molprozent Antimon- In F i g. 1 ist in der Senkrechten der Logarithmus
oxyd Sb2O3, bezogen auf ein Mol Titan, dotiert; 35 des obengenannten maximalen Widerstandsverhält-
b) die jeweilige Antimonoxyd-Dotierung y ist der- nisses aufgetragen; in der Waagerechten sind die
art auf den Gehalt χ in Molprozent an Stron- Molprozentsätze des zugesetzten Antimonoxids
tium Sr, bezogen auf ein Mol Titan, abgestimmt, sb2°.·» angegeben; die Prozentzahlen beziehen sich
daß folgende Grenzwerte eingehalten sind: jeweils auf 1 Mol der dem Ausgangsgemisch zu-
40 gesetzten vierwertigen Perowskit bildenden Metalle.
yx = 0,011 χ + 0,03 pie Kurven a, b, c, d, e, f stellen nun die bei den
und jeweiligen Molprozentsätzen des Antimonoxids
-nnn 4-nnx ^b2O3 erzielbaren maximalen Widerstandsverhält-
y2 — U1UUJtU1US. nisse'dar, und zwar für verschiedene Curie-Tempe-
Es hat sich nämlich bei den Untersuchungen, die 45 raturen bzw. verschiedene Molanteile des Bariums
zur vorliegenden Erfindung geführt haben, über- bzw. Strontiums im ferroelektrischen Werkstoff
raschenderweise gezeigt, daß zwischen der Curie- (Baioo- ^rx)TiO3.
Temperatur und der Menge des zugesetzten, den Es entsprechen:
ferroelektrischen Werkstoff störstellenleitend machen- »-„„,„ „. ,. η
J1.,. „ .-j»· · · Kurve α: χ = 0
den Metalls — hier das Antimon — ein enger, im 50 Kurve b· χ = 20
einzelnen noch nicht näher geklärter Zusammen- „ " _ .__
hang besteht, der zur Folge hat, daß bei gegebener k^j' * Z 2n
Einstellung der Curie-Temperatur die Menge des Kurve d: χ — 40
zugesetzten Metalls entsprechend geändert werfen Kurve e: χ — 50
muß, um ein Maximum des oben erläuterten maxi- 55 Kurve f: χ — 10
malen Widerstandsverhältnisses zu erhalten. Die Ein überraschendes, aus den Kurven hervorgehen-Menge der im Mischkristall enthaltenen, die Stör- des Ergebnis dieser Untersuchungen liegt darin, daß Stellenleitung bewirkenden Zusatzmetalle muß also der Höchstwert des maximalen Widerstandsverhältdem Mischungsverhältnis der zwei- bzw. vierwerti- nisses von der Curie-Temperatur im wesentlichen gen Metalle in den Mischkristallen des Perowskit- 60 unabhängig bei etwas über vier Zehnerpotenzen materials entsprechend verändert werden. Mit ab- liegt; ferner überrascht die Tatsache, daß dieses nehmender Curie-Temperatur des ferroelektrischen maximale Widerstandsverhältnis nur bei bestimm-Materials der Mischkristallkörner muß die Menge ten, der Curie-Temperatur entsprechenden MoI-der im Mischkristall enthaltenen Zusatzmetalle ver- prozentzusätzen Sb2O3 seinen Höchstwert erreicht, größert werden. 65 Wird bei der Herstellung des Widerstandes von die-Ein Verfahren zur Herstellung von Widerstands- sen Molprozentsätzen des zugesetzten Metalls abkörpern gemäß Anspruch 1 ist dadurch gekennzeich- gewichen, so Fällt das maximale Widerstandsverhältnet, daß dem zur Bildung von (Ba100. ^Srx)TiO3 an- nis sehr schnell auf wesentlich geringere Werte ab.
J1.,. „ .-j»· · · Kurve α: χ = 0
den Metalls — hier das Antimon — ein enger, im 50 Kurve b· χ = 20
einzelnen noch nicht näher geklärter Zusammen- „ " _ .__
hang besteht, der zur Folge hat, daß bei gegebener k^j' * Z 2n
Einstellung der Curie-Temperatur die Menge des Kurve d: χ — 40
zugesetzten Metalls entsprechend geändert werfen Kurve e: χ — 50
muß, um ein Maximum des oben erläuterten maxi- 55 Kurve f: χ — 10
malen Widerstandsverhältnisses zu erhalten. Die Ein überraschendes, aus den Kurven hervorgehen-Menge der im Mischkristall enthaltenen, die Stör- des Ergebnis dieser Untersuchungen liegt darin, daß Stellenleitung bewirkenden Zusatzmetalle muß also der Höchstwert des maximalen Widerstandsverhältdem Mischungsverhältnis der zwei- bzw. vierwerti- nisses von der Curie-Temperatur im wesentlichen gen Metalle in den Mischkristallen des Perowskit- 60 unabhängig bei etwas über vier Zehnerpotenzen materials entsprechend verändert werden. Mit ab- liegt; ferner überrascht die Tatsache, daß dieses nehmender Curie-Temperatur des ferroelektrischen maximale Widerstandsverhältnis nur bei bestimm-Materials der Mischkristallkörner muß die Menge ten, der Curie-Temperatur entsprechenden MoI-der im Mischkristall enthaltenen Zusatzmetalle ver- prozentzusätzen Sb2O3 seinen Höchstwert erreicht, größert werden. 65 Wird bei der Herstellung des Widerstandes von die-Ein Verfahren zur Herstellung von Widerstands- sen Molprozentsätzen des zugesetzten Metalls abkörpern gemäß Anspruch 1 ist dadurch gekennzeich- gewichen, so Fällt das maximale Widerstandsverhältnet, daß dem zur Bildung von (Ba100. ^Srx)TiO3 an- nis sehr schnell auf wesentlich geringere Werte ab.
5 6
Die Auswertung der Feststellungen, wie sie in wird, homogen ausgebildet sind, was bei einem erst
Fig. 1 gegeben sind, zeigt Fig.2, in der die Ab- bei der Sinterung erfolgenden Zusatz praktisch nicht
hängigkeit des dem Werkstoff bei seiner Herstellung ' zu erwarten ist bzw. außerordentlich lange dauernde
zuzusetzenden Sb2O8 von der Curie-Temperatur bzw. Sinterung bei hohen Sintertemperaturen erfordert.
dem Molprozentsatz des Strontiums im obengenann- 5 Zur Herstellung eines Widerstandes mit einem Maxiten
ferroelektrischen Werkstoff (Ba100-1Sr^)TiO3 mum des Widerstandsverhältnisses, bei dem außerdargestellt
ist, und zwar unter der Bedingung, daß dem die Forderung gestellt wird, daß dicht oberhalb
das maximale Widerstandsverhältnis des Widerstan- von 0° C die sich über etwa 100° C erstreckende
des möglichst groß sein soll. Die beiden in F i g. 2 Widerstandszunahme beginnen soll, wird also ein
gezeigten Geraden V1, y2 entsprechen den oben- io Barium-Strontium-Mischkristall-Titanat verwendet,
genannten Gleichungen und grenzen also etwa den bei dem der Strontiumanteil 40 Molprozent beträgt,
Bereich ein, der sich aus den Kurven der F i g. 1 die Curie-Temperatur also bei etwa 0° C liegt
ergibt, wenn man dieser Forderung genügen will. (s. Fig. 2 und Kurve d in Fig. 1). Um ein Maxi-Aus
der Kurve α der Fi g. 1 ergibt sich z. B., daß bei mum des in Fig. 1 gezeigten Widerstandsverhältniseinem
Molprozentsatz des Bariums = 100, also bei 15 ses zu erzielen, wird demgemäß der Ausgangseinem
ferroelektrischen Werkstoff der Formel mischung, die etwa 40 Molprozent Strontium-BaTiO3,
der Höchstwert des maximalen Wider- carbonat (SrCO3) und 60 Molprozent Bariumstandsverhältnisses
erzielt wird, wenn dem Ausgangs- carbonat (BaCO3) auf 1 Mol TiO2 enthält, noch
gemisch etwa 0,05 Molprozent Sb2O3, d. h. etwa etwa 0,5 Molprpzent Antimonoxid (Sb2O3) zugesetzt.
0,1 Molprozent Sb zugefügt sind. Bei 50 Molprozent ao Nach inniger Durchmischung dieser in Pulverform
Sr im ferroelektrischen Werkstoff entsprechend der verwendeten Stoffe wird die so hergestellte Mischung
Kurvee der Fig. 1 wird jedoch der Höchstwert des einer Umsetzung unterworfen, bei der die Tempe-Widerstandsverhältnisses
mit etwa 0,65 Molprozent ratur zunächst mit einer Geschwindigkeit von etwa Sb2O3 = etwa 1,3 Molprözent Sb erreicht. Entspre- 300° C pro Stunde bis auf etwa 1000° C erhöht wird,
chend geänderte Molprozente Sb bzw. Sb2O3 für 35 diese Temperatur von 1000° C danach über etwa
andere Curie-Temperaturen bzw. andere Mol- 2 Stunden erhalten bleibt und schließlich das
Prozentsätze Sr im ferroelektrischen Werkstoff lassen hierbei entstandene, noch stark poröse Umsetzungssich
aus der F i g. 2 entnehmen. produkt in normaler Weise, d. h. in etwa 3 bis Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung 4 Stunden, auf etwa 500° C abgekühlt wird. Nach
der vorgeschlagenen Widerstandskörper an Hand 30 feiner Zermahlung dieses Produktes und Preseines
Beispiels für eine Curie-Temperatur von 0° C sen der gewünschten Formkörper erfolgt dann die
beschrieben: Der besondere Vorteil dieses Ausfüh- Sinterung, die, worauf besonders geachtet werden
rungsbeispiels besteht darin, daß das als Störstelle muß, oxydierend erfolgen muß, damit außer der
im ferroelektrischen Werkstoff wirksame Zusatz- durch das Zusatzmetall bedingten Störleitung prakmetall
schon bei der Umsetzung, also bei der Her- 35 tisch keine sonstige Störleitung des Werkstoffes aufstellung
des ferroelektrischen Werkstoffes, selbst zu- tritt, die Störstellenleitung des Werkstoffes also prakgesetzt
wird und nicht erst nach diesem Umsetzen, tisch allein durch das Zusatzmetall bedingt ist. Bei
indem z. B. das Umsetzungsprodukt zu feinem Pul- dieser Sinterung wird die Temperatur jedoch wesentver
zermahlen und mit den ebenfalls feinpulverigen lieh stärker als bei der Umsetzung erhöht, und zwar
Oxiden eines oder mehrerer, die Störstellen bilden- 40 ebenfalls wieder mit einer Geschwindigkeit von etwa
den Zusatzmetalle gut vermischt wird, aus dem 3000C pro Stunde bis zu der Scharfbrandtempera-Pulvergemisch
dann Formkörper gepreßt und diese tür von etwa 1360° C, die jedoch etwa nur 10 Mimischließlich
gesintert werden. Auf diese Weise ist eine ten gehalten wird; danach erfolgt wieder die normale
hohe Gewähr dafür gegeben, daß die Körner, aus langsame Abkühlung des nunmehr fertig gesinterten
denen der Widerstand nachher zusammengesintert 45 Widerstandskörpers.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Keramische elektrische Widerstandskörper reinem Bariumtitanat auf niedere Werte festgelegt
auf der Basis von Bariumtitanat BaTiO3, die sind und deren Kaltwiderstände durch Erhöhen der
durch Einbau einer Dotierungssubstanz in ihr 5 Dotierung abgesenkt sind.
Kristallgitter leitfähig sind, deren Widerstands- Keramische elektrische Widerstände dieser Art
werte weiter im Bereich der Curie-Temperatur " sind bekannt und beschrieben im Aufsatz »Positive
mit positivem Temperaturkoeffizienten stark an- temperature coefficient of resistance thermistor matesteigen,
deren Curie-Temperaturen mit wachsen- rials for electronic applications«, erschienen in
dem Strontiumgehalt χ in Molprozent nach der io »Proceedings 1956, Electronic Comp. Symposium«,
Beziehung (Ba100 _ xSrx)TiO3 gegenüber reinem 1. Mai 1956, S. 41 bis 46, von H. A. Sauer and
Bariumtitanat auf niedere Werte festgelegt sind S. S. F1 a s c h e n.
und deren Kaltwiderstände durch Erhöhen der Der Temperaturbereich, in dem ein derartiger
Dotierung abgesenkt sind, gekennzeichnet Widerstand einen großen positiven Temperaturkoef-
durch die gemeinsame Anwendung folgender 15 fizienten des Widerstandswertes besitzt, ist durch die
Merkmale zur Herstellung von Widerstands- Lage der Curie-Temperatur des verwendeten ferro-
körpern etwa einheitlichen, relativ großen Wider- elektrischen Werkstoffes gegeben, da der hohe Tem-
standsverhältnissen bei verschiedenen Curie- peraturkoeffizient des Widerstandswertes in hohem
Temperaturen: Maße durch den starken Abfall der Dielektrizitäts-
a) das Bariumtitanat ist mit Antimon in Men- ao konstante oberhalb der Curie-Temperatur bedingt ist.
gen y von 0,03 bis 0,8 Molprozent Antimon- Als ferroelektrische Werkstoffe sind dort Mischoxyd
Sb2O3, bezogen auf ein Mol Titan, kristalle aus Barium-Strontium-Titanat der Zusamdotiert;
mensetzung (Ba100 ^Srx)TiO3 verwendet; so kann
b) die jeweilige Antimonoxyd-Dotierung y ist durch entsprechende Erhöhung des Strontiumderart
auf den Gehalt χ in Molprozent an 35 Anteils χ im Perowskitmaterial die Curie-Tempera-Strontium
Sr, bezogen auf ein Mol Titan, tür von z.B. 120 nach —300C abgesenkt werden,
abgestimmt, daß folgende Grenzwerte ein- Als Dotierungsmaterial wird dort Lanthan, eingegehalten
sind: führt als Lanthanoxid La.,O3, verwendet. Je höher
-nnil 4-nm ^ort ^er Lanthananteil ist, desto niedriger ist der
V1 — υ,υιΐ χ -t- ν,υι 30 jeweilige Widerstandswert. Der maximale Dotierungsund
anteil ist dort mit 0,3 Atomprozent (= 0,15 MoI-y=0 013 χ + 0 08 prozent La2O3) angegeben. Es ist dieser Arbeit nicht
2 ' ' ' entnehmbar, daß das maximale Widerstandsverhält-
2. Verfahren zur Herstellung von Widerstands- nis hoch und konstant gehalten werden kann,
körpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 35 In der Zeitschrift »Phys. Rev.«, 106/1957, S. 1358 net, daß dem zur Bildung von (Ba100 _xSrx)TiO3 bis 1359, ist Bariumtitanat mit Samarium als Dotieangesetzten Ausgangsgemisch, das 100—χ Mol- rungssubstanz beschrieben. Der Samariumanteil beprozent BaCO3, χ Molprozent SrCO3 und 1 Mol trägt 0,025 bis 0,2 Molprozent — gerechnet als TiO2 enthält, das Antimonoxid als Sb2O3 in der Sm2O3 —, und für 0,1 Molprozent Samariumoxid ist erforderlichen Menge y zugesetzt wird, daß die- 40 ein Diagramm gezeigt, das einen Widerstandsanstieg ses Ausgangsgemisch zur Umsetzung gebracht von etwa vier Zehnerpotenzen zeigt. Ob dies das wird, indem die Temperatur zunächst mit einer Optimum ist und auch für andere Samariumanteile Geschwindigkeit von etwa 300° C pro Stunde bis gilt, ist der Arbeit nicht zu entnehmen. Ferner ist auf etwa 10000C erhöht und auf diesem Wert nicht zu entnehmen, welcher Einfluß eine Substituüber etwa 2 Stunden erhalten bleibt, wonach das 45 tion des Bariums durch Strontium ergibt.
Umsetzungsprodukt in etwa 3 bis 4 Stunden auf Keramische elektrische Widerstände auf der Basis 500° C und dann bis auf Zimmertemperatur ab- von Bariumtitanat sind auch in der deutschen Patentgekühlt und daraus nach Feinmahlung der ge- schrift 929 350 beschrieben. Als Dotierungssubstanz wünschten Körper durch Pressen des Pulvers er- sind neben Wolfram, Lanthan, Wismut, Erbium, zeugt wird, daß dieser Preßkörper oxydierend 50 Gadolinium und Yttrium auch Antimon beschrieben, der Sinterung unterworfen wird, indem die Tem- Dabei kann Antimon bis zu 0,8 Atomprozent peratur mit einer Geschwindigkeit von etwa (0,4 Molprozent) zugesetzt werden. Bei reinem 300° C pro Stunde bis auf etwa 1360° C erhöht Bariumtitanat mit einem geringen Überschuß an und dieser Wert etwa 10 Minuten beibehalten Titandioxid sind unterschiedliche Anteile an Dotiewird, wonach die normale langsame Abkühlung 55 rungssubstanz Antimon angegeben, die zwischen des nunmehr fertig gesinterten Widerstandskör- 0,35 und 0,54 Atomprozent — entsprechend 0,175 perserfolgt. bis 0,27% Sb2O3 — liegen. Der beste Widerstandsanstieg mit 24,5% pro Grad Celsius ist für den höchsten Wert angegeben. Ob der Widerstandsanstieg
körpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 35 In der Zeitschrift »Phys. Rev.«, 106/1957, S. 1358 net, daß dem zur Bildung von (Ba100 _xSrx)TiO3 bis 1359, ist Bariumtitanat mit Samarium als Dotieangesetzten Ausgangsgemisch, das 100—χ Mol- rungssubstanz beschrieben. Der Samariumanteil beprozent BaCO3, χ Molprozent SrCO3 und 1 Mol trägt 0,025 bis 0,2 Molprozent — gerechnet als TiO2 enthält, das Antimonoxid als Sb2O3 in der Sm2O3 —, und für 0,1 Molprozent Samariumoxid ist erforderlichen Menge y zugesetzt wird, daß die- 40 ein Diagramm gezeigt, das einen Widerstandsanstieg ses Ausgangsgemisch zur Umsetzung gebracht von etwa vier Zehnerpotenzen zeigt. Ob dies das wird, indem die Temperatur zunächst mit einer Optimum ist und auch für andere Samariumanteile Geschwindigkeit von etwa 300° C pro Stunde bis gilt, ist der Arbeit nicht zu entnehmen. Ferner ist auf etwa 10000C erhöht und auf diesem Wert nicht zu entnehmen, welcher Einfluß eine Substituüber etwa 2 Stunden erhalten bleibt, wonach das 45 tion des Bariums durch Strontium ergibt.
Umsetzungsprodukt in etwa 3 bis 4 Stunden auf Keramische elektrische Widerstände auf der Basis 500° C und dann bis auf Zimmertemperatur ab- von Bariumtitanat sind auch in der deutschen Patentgekühlt und daraus nach Feinmahlung der ge- schrift 929 350 beschrieben. Als Dotierungssubstanz wünschten Körper durch Pressen des Pulvers er- sind neben Wolfram, Lanthan, Wismut, Erbium, zeugt wird, daß dieser Preßkörper oxydierend 50 Gadolinium und Yttrium auch Antimon beschrieben, der Sinterung unterworfen wird, indem die Tem- Dabei kann Antimon bis zu 0,8 Atomprozent peratur mit einer Geschwindigkeit von etwa (0,4 Molprozent) zugesetzt werden. Bei reinem 300° C pro Stunde bis auf etwa 1360° C erhöht Bariumtitanat mit einem geringen Überschuß an und dieser Wert etwa 10 Minuten beibehalten Titandioxid sind unterschiedliche Anteile an Dotiewird, wonach die normale langsame Abkühlung 55 rungssubstanz Antimon angegeben, die zwischen des nunmehr fertig gesinterten Widerstandskör- 0,35 und 0,54 Atomprozent — entsprechend 0,175 perserfolgt. bis 0,27% Sb2O3 — liegen. Der beste Widerstandsanstieg mit 24,5% pro Grad Celsius ist für den höchsten Wert angegeben. Ob der Widerstandsanstieg
60 für dieses Material vier Zehnerpotenzen erreicht, ist dem Diagramm dieser Patentschrift nicht zu entnehmen,
zumal für einen Wert von 26% Widerstands-
Keramische elektrische Widerstandskörper auf der anstieg pro Grad Celsius bei Wolfram als Dotierung
Basis von Bariumtitanat BaTiO3, die durch Einbau nur etwa zweieinhalb Zehnerpotenzen zu entnehmen
einer Dotierungssubstanz in ihr Kristallgitter leit- 65 sind. Im Ausgangsmaterial kann das Barium zur
fähig sind, deren Widerstandswerte weiter im Bereich Hälfte durch Strontium, zu einem Drittel durch CaI-der
Curie-Temperatur mit positivem Temperatur- cium und zu einem Sechstel durch Blei ersetzt werkoeffizienten
stark ansteigen, deren Curie-Tempera- den. Diese Patentschrift gibt somit keine Anregung,
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2510322A1 (de) * | 1975-02-11 | 1976-08-19 | Bbc Brown Boveri & Cie | Kaltleiter-bauelement |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2510322A1 (de) * | 1975-02-11 | 1976-08-19 | Bbc Brown Boveri & Cie | Kaltleiter-bauelement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102014114262B4 (de) | Halbleiter-Keramik-Zusammensetzung und PTC-Thermistor | |
DE1646988B2 (de) | Verfahren zum herstellen polykristalliner scheiben-, stabrohr- oder folienfoermiger keramischer kaltleiter- bzw. dielektrikums- bzw. heissleiterkoerper | |
DE212008000120U1 (de) | Dielektrische Keramikzusammensetzung | |
EP0040391B1 (de) | Keramisches Kaltleitermaterial | |
DE102009049404A1 (de) | Keramikmaterial, Verfahren zur Herstellung des Keramikmaterials und Widerstandsbauelement umfassend das Keramikmaterial | |
DE69404804T2 (de) | Piezoelektrische Keramiken | |
DE1490659B2 (de) | Gesinterter elektrischer kaltleiterwiderstandskoerper und verfahren zu seiner herstellung | |
DE69810564T2 (de) | Halbleitende Bariumtitanat Keramik | |
DE2641701C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kondensatordielektrikums mit inneren Sperrschichten | |
DE69009628T2 (de) | Pulverzusammensetzung zum Sintern in eine modifizierte Bariumtitanat halbleitende Keramik. | |
DE2659672A1 (de) | Kondensatordielektrikum mit inneren sperrschichten und verfahren zu seiner herstellung | |
DE1646987C3 (de) | Verfahren zum Herstellen polykristalliner scheiben-, stabrohr- oder folienförmiger keramischer Kaltleiter-, bzw. Dielektrikums- bzw. Heißleiterkörper | |
DE2631035B2 (de) | Feinteiliges Pulver aus einer Bleititanat/Blei Magnesium-Wolframat-Zusammensetzung und seine Verwendung | |
DE2753766A1 (de) | Verfahren zur gezielten einstellung der elektrischen eigenschaften keramischer kaltleiterkoerper | |
DE19740262C1 (de) | Sinterkeramik für hochstabile Thermistoren und Verfahren zur Herstellung | |
DE1415430C (de) | Keramische elektrische Widerstands korper auf der Basis von Banumtitanat und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE1415430B2 (de) | Keramische elektrische widerstandskoerper auf der basis von bariumtitanat und verfahren zu deren herstellung | |
DE69836471T2 (de) | Halbleiterkeramik auf der basis von bariumtitanat | |
DE1182131B (de) | Ferroelektrischer keramischer Halbleiter | |
DE1671165B1 (de) | Piezoelektrisches keramik material | |
DE2225431A1 (de) | Oxid-Varistor | |
DE2525054A1 (de) | Verfahren zur herstellung nichtlinearer widerstaende | |
DE2441450C3 (de) | Keramikkondensator und Verfahren seiner Herstellung | |
DE1671166B1 (de) | Piezoelektrisches keramik-material | |
DE2037348B2 (de) | Dielektrisches keramikmaterial |