DE1961679A1 - Widerstaende mit variabler Spannung - Google Patents

Widerstaende mit variabler Spannung

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Description

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Japan·
Widerstände mit variabler Spannung
Zusammenfassung
Es sind Widerstände mit variabler Spannung mit nichtohmschem Widerstand entwickelt worden. Derartige Widerstände enthalten eine gesinterte Platte, die im wesentlichen aus Zinkoxyd und 0,05 bis 10,0 Mol-# Galliumoxyd besteht, und zwei Elektroden, die an den gegenüberliegenden Oberflächen der gesinterten Platte angebracht sind, wobei wenigstens eine 'dieser Elektroden aus einer Silberfaybelektrode besteht.
Die Erfindung bezieht sieh auf Widerstände mit variabler Spannung bzw* spannung ändernde Widerstände mit nichtohmschem Widerstand und im 3pe2i-?lletv*n auf Halbleiterwiderstände, die Zinkoxyd und
daran an&eor ;^rte S über elektroden enthalten.
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Zahlreiche Widerstände mit variabler Spannung, wie zum Beispiel Siliciumcarbidhalbleiter, Selen- oder Kupfer-(I)-oxyd-Oleichrichter und Germanium- oder Silicium-p-n-Flächengleichrichter, sind bekannt. Die elektrischen Charakteristiken solcher Widerstände mit variabler Spannung werden durch die Gleichung
C .
ausgedrückt, in der V die Spannung quer durch den Widerstand, I der durch den Widerstand fliessende Strom, C eine Konstante, die der Spannung bei einem gegebenen Strom entspricht, und der Exponent η ein Zahlenwert grosser als 1 ist.
Der Wert für η wird nach der folgenden Gleichung berechnet:
1Og10(I2A1)
η =
1Og10(V2A1)
in der V, und V2 die durch die Ströme I, und I2 gegebenen Spannungen sind. Üblicherweise betragen I, und I2 10 mA und 100 mA. Der geägnete Wert für C hängt von der Art der Anwendung ab, für die der Widerstand eingesetzt werden soll. Es ist im allgemeinen vorteilhaft, wenn der Wert η so gross wie möglich ist, weil dieser Exponent das Ausmass bestimmt, mit dem die Widerstände von den ohmschen Werten abweichen.
Siliciumcarbidhalbleiterwiderstände werden in grossem Umfange als Widerstände mit variabler Spannung benutzt und durchMischen kleiner Teilchen von Siliciumcarbid mit Wasser, keramischem Bindemittel und/oder leitfähigem Material, wie zum Beispiel Graphit oder Metallpulver, Zusammendrücken der Mischung in einer Form zu der gewünschten Gestalt und nachfolgendes Trocknen und Brennen des zusammengedrückten Körpers in Luft oder nicht-oxydierender Atmosphäre hergestellt. Siliciumcarbidhalbleiterwlderstände mit leitfähigen Materialien sind durch einen geringen elektrischen Widerstand, d.h. einen geringen Wert für
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C und einen kleinen Wert für n, ausgezeichnet, während Siliciumcarbldhalbleiterwiderstände ohne leitfähige Materialien einen grossen elektrischen Widerstand, d.h. einen hohen Wert für C und einen grossen Wert für n, aufweisen. Es ist schwierig gewesen, Siliciumcarbidhalbleiterwiderstände herzustellen, die durch einen grossen η-Wert und einen kleinen C-Wert ausgezeichnet sind. Zum Beispiel ist bekannt gewesen, dass Siliciumearbidhalbleiterwiderstände mit Graphit η-Werte von 2,5 bis 3,3 und C-Werte von 6 bis 13 bei einem gegebenen Strom von 100 mA aufweisen und Siliciumcarbidhalblelterwiderstände ohne Graphit η-Werte von 4 bis 7 und C-Werte von 30 bis 800 bei einem gegebenen Strom von 1 mA für eine gegebene Grosse des Halbleiterwiderstands, zum Beispiel von 30 mm Durchmesser und 1 mm Dicke, aufweisen.
übliche Gleichrichter, die Selen oder Kupfer-(I^-oxyd enthalten, haben einen η-Wert von 5 bis 10 und einen C-Wert kleiner als 2 bei einem gegebenen Strom von 100 mA und bei einer Grosse des Musters von 20 mm Durchmesser. In diesem Fall beeinflusst die Dicke des Musters nicht den C-Wert.
Ein Germanium- oder Silicium-p-n-Flächenwiderstand hat einen äusserst hohen η-Wert, aber sein C-Wert ist konstant, aum Beispiel von der Grössenordnung 0,3 oder 0,7 bei einem gegebenen Strom von 100 mA, weil die Diffusionsspannung dieses Widerstands hinsichtlich der V-I-Charakteristiken konstant 1st und nicht "
wesentlich geändert werden kann. Zur Erzielung eines geeigneten C-Werts ist es erforderlich, mehrere Dioden in Reihe oder parallel zu kombinieren. Ein anderer Nachteil von solchen Dioden liegt in den komplizierten Verfahrensstufen, die in dem Herstellungsgang enthalten sind und hohe Kosten verursachen. Nach der praktischen Erfahrung ist die Verwendung von Diodenwidersftnden zur Zeit im Hinblick auf die hohen Kosten, auch wenn die Widerstände einen hohen η-Wert haben können, nicht weitverbreitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Widerstand mit variabler Spannung mit einem hohen η-Wert und einem kleinen C-Wert zur Verfügung zu stellen.
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Nach einer weiteren Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll ein Widerstand mit variabler Spannung entwickelt werden, der nach einem einfachen Verfahren, das nur geringe Kosten verursacht, hergestellt werden kann.
Nach einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll ein Widerstand mit valabler Spannung entwickelt werden, der durch eine grosse Beständigkeit gegen Temperatur, Feuchtigkeit und elektrische Belastung ausgezeichnet ist.
Nach einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll ein Widerstand mit variabler Spannung entwickelt werden, dessen C-Wert eingestellt werden kann.
der
Diese und andere/Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben und deren Lösung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit der dazugehörigen Zeichnung ersichtlich, in der die einzelne Figur eine teilweise Querschnittsansicht durch einen Widerstand mit , variabler Spannung nach der Erfindung widergibt.
Bevor die nach der Erfindung vorgeschlagenen Widerstände mit variabler Spannung im einzelnen beschrieben werden, soll deren Aufbau unter Bezugnahme auf die erwähnte Figur in der Zeichnung erläutert werden, in der die Ziffer 10 einen Widerstand mit variabler Spannung als Ganzen bezeichnet, der als wirksames Element eine gesinterte Platte 1 aus elektrisch leitfähfgen keramischen Material nacn vorliegender Erfindung enthält.
Die gesinterte Platte 1 ist auf eine nachfolgend beschriebene Art und Weise hergestellt worden und ist mit einem ElekVodenpaar 2 und 3 versehen, das bestimmte Zusammensetzungen aufweist und auf eine nachfolgend beschriebene Art und Weise auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen der Platte angebracht ist. Die Platte 1 ist eine gesinterte Tafel und besitzt irgend eine Gestalt, wie zum Beispiel eine kreisförmige, quadratische oder rechteckige oder dergl. Form. Leitungsdrähte 5 und 6 sind mit den Elektroden 2 und J> durch ein Verbindungsmittel 4 (ein Löt-
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mittel oder dergl.) leitend verbunden.
Nach der Erfindung besteht die gesinterte Platte 1 im wesentlichen aus Zinkoxyd (ZnO) und einem kleineren Anteil eines Zusatzes aus Galliumoxyd (Ga2(X5). Es ist vorteilhaft, wenn die gesinterte Platte einen weiteren kleinen Anteil von einem Zusatz aus Wismutoxyd (Bi2O^) enthält.
Nach der Erfindung ist festgestelit.worden, dass der genannte gesinterte Körper l^iner besseren/Linearität hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften führt, wenn er mit Silberelektroden versehen ist, die durch Auftragen von Süberfarbe auf wenig- · stens eine der gegenüberliegenden Oberflächen des Körpers 1 und Brennen bei 300° - 900° C in einer oxydierenden Atmosphäre, wie zum Beispiel Luft und Sauerstoff, hergestellt worden sind. Der η-Wert und der C-Wert der so hergestellten Widerstände mit variabler Spannung ändern sich mit den Zusammensetzungen des gesinterten Körpers und den Elektroden und deren Herstellungsverfahren.
Weil die Nichtlinearität der neuen Widerstände einem nichtohmschen Kontakt zwischen dem genannten gesinterten Körper 1 und den Elektroden 2 und 5 zuzuschreiben ist, ist es zur Erzielung eines vorteilhaften C-Wertes und η-Wertes erforderlich, die Zusammensetzungen des gesinterten Körpers 1 und der Elektroden 2 und 3 einzustellen oder zu regulieren. Die Einstellung des C-Werts und des η-Werts kann auch durch Anbringen einer ohmschen Elektrode als Elektrode 3 anstelle einer Silberelektrode erreicht werden.
Zur Erzielung eines niedrigen C-Werts der entstandenen Widerstände mit variabler Spannung ist es erforderlich, dass der gesinterte Kipper ei.n?n elektrischen Widerstand weniger als 10 Ohm-cm ;i3i:zü, wj~a2. uiiser elektrische Widerstand auf an sich üblich 'V'Jiäe nacij einem Vierpolverfahren gemessen wird.
Nach --ι'..-·- .ν·' >-'rni:ti\-4 ke.<-^ ■-".:.. V-ΐά■»,!·,*;"ϊ.αγ υ?Λ:* mriftu^et SpsUiiAUu^ mit r:j.edrigP:ti C-Wert und hohem η-Wert- erhalten wenden, ^enn der
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Widerstand eine gesinterte Platte, die im wesentlichen aus 90 bis 99,95 Mol-# Zinkoxyd (ZnO) und 0,05 bis 10,0 Mol-# Galliumoxyd (Ga2O,) besteht, und zwei Elektroden enthält, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen der genannten gesinterten Platte angebracht sind, wobei wenigstens eine dieser Elektroden aus einer SilbeijieFektrode besteht.
Nach der Erfindung ist ausserdem festgestellt worden, dass der C-Wert weiter verkleinert werden kann, wenn eine der genannten Elektroden, die auf dergenannten gesinterten Platte angebracht sind, eine Silberfarbelektrode und die andere eine ohmsehe Elektrode ist.
Der η-Wert wird ferner erhöht, wenn die genannte gesinterte Platte 99,9 bis 97,0 Mol-# Zinkoxyd (ZnO) und 0,1 bis 3,0 Mol-# Galliumoxyd enthält.
Nach der Erfindung kann eine Kombination von geringerem C-Wert und höherem η-Wert erzielt werden, wenn die genannte gesinterte Platte 99,9 bis 82,0 Mol-# Zinkoxyd (ZnO), 0,05 bis 10,0 Mol-# Galliumoxyd (Ga2O,) und 0,05 bis 8,0 Mol-# Wismutoxyd (Bi2O5) enthält.
Die Beständigkeit bei dem elektrischen Belastungsdauer test und der Umgebungstemperatur wird verbessert, wenn die genannte Silberelektrode eineZusammensetzung aufweist, die aus 70 bis 99,5 Gew.-% Silber, 0,3 bis 27 Gew.-^ Bleioxyd (PbO), 0,1 bis I5 Gew,- % Slliciumdioxyd (SiOg) und 0,05 bis 15 Gew.-# Bortrioxyd (B2O5) bes teht.
Die Beständigkeit bei dem elektrischen Belastungsdauertest und der Umgebungstemperatur wird ausserdem verbessert, wenn die genannten Silberelektroden eine Zusammensetzung aufweisen, die aus 70 bis 99,5 Gew.-# Silber, 0,3 bis 27 Gew.-# Wismutoxyd (Bi2O5), 0,03 fels 15 Gew.-% Siliciumdioxyd (SiQg) und 0,05 biG 15 GeWo-# Börtri&Ä/ü. C^0Q,,) besteht« Es ist iiaeii der Erflneraiig Testgestell", worden, dass der η-Wert und die Beständigkeit beim elektrischen
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Be las tungsdauer test und der Umgebungstemperatur bei den entstandenen Widerständen ausserordentlich verbessert ist, wenn die genannten Silberelektroden eine Zusammensetzung aufweisen, die aus 70 bis 99,5 Gew.-# Silber, 0,3 bis 27 Gew.-# Wismutoxyd (BigO,), 0,03 bis 15 Gew.-# Siliciumdioxyd (SiO2), 0,05 bis 15 Gew.-Ϊ Bortrioxyd (BgO ) und wenigstens einem Mitglied der aus 0,05 bis 6 Gew.-g Kobaltoxyd (CoO) und 0,05 bis 6 Gew.-% Manganoxyd (MnO) bestehenden Gruppe besteht.
Der η-Wert und die Beständigkeit bei dem elektrischen Belastungsdauertest und der Umgebungstemperatur werden ferner verbessert, wenn die genannten Silberelektroden eine Zusammensetzung aufweisen, die aus 70 bis 99,5 Gew.-% Silber, 0,3 bis 27 Gew.-% Bleioxyd (PbO), 0,1 bis 15 Gew.-% Siliciumdioxyd (SiO2), 0,05 bis 15 Gew.-£ Bortrioxyd (B2O χ und wenigstens einem Mitglied der aus 0,05 bis 6 Gew.-% Kobaltoxyd (CoO) und 0,05 bis 6 Gew.-% Manganoxyd (MnO) bestehenden Gruppe besteht.
Der gesinterte Körper 1 kann nach einer auf dem Gebiet der Keramik an sich bekannten Verfahrenswelse hergestellt werden. Die Ausgangsstoffe für die vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen werden in einer Nassmühle unter Ausbildung homogener Mischungen gemischt. Die Gemische werden getrocknet und in einer Form mit
2 2
einem Druck von 100 kg/cm bis 1000 kg/cm zu den gewünschten Körpergestalten zusammengedrückt. Die zusammengedrückten Körper werden in Luft bei einer Temperatur von 1100° bis 1^50° C 1 bis 3 Stunden gesintert und dann von der Temperatur des Ofens auf Raun tempera tür ( etwa 15° bis etwa 30° C) abgekühlt. Die zusammengedrückten Körper werden vorzugsweise in nicht-oxydierender Atmosphäre, wie zum Beispiel Stickstoff und Argon, gesintert, wenn es erwünscht ist, den elektrischen Widerstand zu verringern. Der elektrische Widerstand kann auch durch Luft-Abschreckung von der Sintertemperatür auf Raumtemperatur, sobald die zusammengedrückten Körper in Luft gebrannt worden sind, verkleinert werden.
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Die Gemische können zur leichteren Handhabung beim nachfolgenden Pressvorgang zunächst bei 600° bis 1000° C vorkalziniert und dann gepulvert werden. Das Gemisch, das zusammengedrückt werden soll, kann mit einem geeigneten Bindemittel, wie zum Beispiel mit Wasser, Polyvinylalkohol usw., vermischt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn der gesinterte Körper an den gegenüberliegenden Oberflächen mit Schleifpulver, wie zum Beispiel mit Siliciumcarbid mit einer Teilchengrösse von 300 bis I5OO Maschen, geschliffen oder poliert wird.
Die gesinterten Körper werden auf einer oder beiden Oberflächen mit einer Silberelektrodenfarbe nach an sich üblicher Weise, wie zum Beispiel mittels eines Sprühverfahrens, eines Siebdruckverfahrens oder eines Streichverfahrens, überzogen. Feste Bestandteile mit den vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen können nach an sich üblicher Welse durch Mischen von im Handel erhältlichen Pulvern mit organischem Harz, wie zum Beispiel Epoxy-, Vinyl- oder Phenolharz, in einem organischen Lösungsmittel, wie zum Beispiel Butylacetat, Toluol oder dergl., zubereitet werden, um so die Silberelektrodenfarben zu gewinnen.
Das Silberpulver kann in der Form von metallischem Silber oder in der Form von Silbercarbonat oder Silberoxyd oder in irgendeiner anderen Form vorliegen, die beim Brennen bei den angewendeten Temperaturen sich in metallisches Silber umwandelt. Daher erfasst der Ausdruck "Silber", der in dieser Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit der Silbermasse vor deren Brennen benutzt wird, Silber in irgendeiner Form, die durch Brennen in metallisches Silber übergeführt wird. Die Viskosität der erhaltenen Silberelektrodenfarben kann durch die Harz- und Lösungsmitte lmengen eingestellt werden. Es ist ausserdera erforderlich, die Teilchengrösse der festen Bestandteile auf einen Bereich von 0,IyU bis 5 M einzustellen.
Die gesinterten. Körper mit einer Silberelektrode auf nur einer der Oberflächen der Körper werden auf den anderen Oberflächen mit
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einer ohmsehen Elektrode zum Beispiel mittels des Sprühverfahrens unter Verwendung von Al, Zn und Sn, des Vakuumverdampfungsverfahrene unter Verwendung von Al, In und Zn oder eines elektro-Iytischen oder elektrolosen Verfahrens unter Verwendung von Ni, Cu und Sn versehen.
Leitungsdrähte können an den Silberelektroden in an sich üblicher Weise unter Verwendung üblicher Lötmittel mit einem niedrigen Schmelzpunkt angebracht werden. Es ist bequem, ein leitfiliiges Klebemittel, das Silberpulver und Harz in einem organischen Lösungsmittel enthält, zum Verbinden der Leitungsdrähte mit den Silberelektroden zu verwenden. ·
Widerstände mit variabler Spannung nach der Erfindung weisen eine grosse Beständigkeit gegenüber der Temperatur und beim Belastungsdauertest auf, der bei 70° C bei einer Betriebsdauer von 500 Stunden ausgeführt wird. Der η-Wert und der C-Wert ändern sich nach den Erwärmungsfolgen und dem Belastungsdauertest nicht merklich. Es ist zur Erzielung einer grossen Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit vorteilhaft, wenn die erhaltenen Widerstände mit variabler Spannung in ein feuchtigkeitsfestes Harz, wie zum Beispiel Epoxyharz und Phenolharz, nach an sich bekannter Weise eingebettet werden.
Oemäss der Erfindung ist festgestellt worden, dass das Verfahren zur Härtung der aufgebrachten Silberelektrodenfarbe einen grossen Einfluss auf den η-Wert der erhaltenen nichtlinearen Widerstände hat. Der η-Wert ist nicht optimal, wenn die aufgetragene Silberelektrodenfarbe zum Härten in einer nichtoxydierenden Atmosphäre, wie zum Beispiel Stickstoff und Wasserstoff, erwärmt wird.
Zur Erzielung eines hohen η-Werts ist es erforderlich, dass die aufgetragene Silberelektrodenfarbe durch Erwärmen in einer oxydierenden Atmosphäre, wie zum Beispiel Luft und Sauerstoff, gehärtet wird.
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Silberelektroden, die nach irgendeinem anderen Verfahren als dem Silberfarbverfahren hergestellt worden sind, führen zu einem
schlechten η-Wert. Zum Beispiel führt der gesinterte Körper nicht zu einem Widerstand mit variabler Spannung, wenn er an den gegenüberliegenden Oberflächen mit Silberelektroden durch elektroloses Plattieren oder elektrolytisches Plattieren in üblicher Weise
versehen worden ist. Durch Vakuumverdampfung oder chemisches Niederschlagen hergestellte Silberelektroden führen zu einem n-Wert kleiner als 3·
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der zur Zeit
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. Die speziellen Beispiele sollen jedoch den erfindungsgemässen Bereich nicht begrenzen.
Beispiel 1
Ausgangsmaterial entsprechend Tabelle 1 wird in einer Nassmühle
5 Stunden lang gemischt.
Das Gemisch wird getrocknet und in einer Form mit einem Druck von 3^0 kg/cm in eine Scheibe mit 13 mm Durchmesser und 2,5 mm Dicke zusammengedrückt.
Der zusammengedrückte Körper wird in Luft 1 Stunde lang bei 1350° C gesintert und dann auf Raumtemperatur ( etwa 15° bis etwa 300C) abgeschreckt. Die gesinterte Scheibe wird an den gegenüberliegenden Oberflächen mit Hilfe von Siliciumcarbid mit einer Teilchengrösse von 600 Maschen geschliffen. Die entstandene gesinterte
Scheibe hat eine Grosse von 10 mm Durchmesser und 1,5 mm Dicke.'
Die gesinterte Scheibe wird an den gegenüberliegenden Oberflächen mit einer Silberelektrodenfarbe nach üblichen Aufstreichverfahren überzogen. Die verwendete Silberelektrodenfarbe weist eine Zusammensetzung an festen Bestandteilen gemäss Tabelle 2 auf und wird durch Mischen mit Vinylharz in Amylacetat zubereitet. Die überzogene Scheibe wird bei der in Tabelle 2 angegebenen Temperatur 30
Minuten lang in Luft gebrannt.
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Leitungsdrähte werden rait den Elektroden mittels Silberfarbe verbunden. Die elektriscnen Eigenschaften des erhaltenen Widerstands und von anderen in gleicher Weise hergestellten Widerständen werden in Tabelle 1 angegeben.
Es ist leicht zu erkennen, dass der gesinterte Zinkoxydkörper, der Oalliumoxyd enthält, zu einem geringen C-Wert und einem hohen η-Wert führt, und dass insbesondere gemeinsame Zusätze von Oalliumoxyd und Wismutoxyd zur Erzielung eines höheren n-Werts vorteilhaft sind.
Ga0O, Tabelle 1 Bi 0 0,05 ___ Silberfarbe A η S Über far be B η
ZnO (Mol-*) (MoI-) (Mol-*) 0,1 C 3,5 C 5,9
0,2 (bei 100 mA) 4,2 (bei 100 mA) 7,1
99,95 0,5 4,3 4,9 7,0 8,0
99,9 1 __- 3,1 5,6 4,9 9,3
99,8 2 2,4 5,0 4,1 9,1
99,5 3 ..-- 2,1 4,7 3,6 9,0
99,0 5 2,5 4,1 3.3 8,1
98,0 10 3,2 3,6 3,7. 7,5
97,0 0,05 0,05 4,0 3,3 4,0 6,0
95,0 0,05 0,5 4,6 4,2 4,5 7,1
90,0 0,05 8 5,0 6,8 6,4 9,5
99,9 0,5 0,05 4,5 4,5 5,5 7,4
99,45 0,5 8 4,4 6,0 5,6 12
91,95 10 0,05 4,4 6,1 5,3 11
99,45 10 0,5 4,0 5,8 4,9 8,1
91,5 10 8 4,1 6,9 4,9 9,2
89,95 0,1 0,1 3,9 6,0 5,1 8,5
89,5 0,1 0,5 3,9 8,3 5,0 13
82,0 0,1 3 4,0 8φΐ 5,2 14
99,8 0,5 0,1 3,6 8,4 4,8 16
99,4 3,7 8,5 4,7 17
96,9 3,0 3,4
99,4 3,1 3,6
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Tabelle 1 (Fortsetzung)
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ZnO Ga2O^ Bi 0 • ,5 Silberfarbe A ) 8 η S über farbe 1 η
(Mol-# (Mol C 8 ,8 C 17
0,5 ,5 (bei 100 mA: 9 ,8 (bei 100 mA) 15
96,5 3 3 3,2 8 ,0 3,7 17
96,9 3 0 2,9 10 ,9 3,3 14
96,5 3 0 2,8 ,0 3,2 19
94,0 0,5 3 2,7 3,4
99,0 0 2,2 3,0
Tabelle 2 90
90		 PbO
I (Gew.-#)		 Bi2O, SiO2
(Gew.-#)(Gew		 B2O3
• -#)(Gew.		 ,0
»0
Silber
farbe		 Brenn- Ag
temperatur
(° C) (Gew.-%) 		7,0 2
7,0 2		 ,0 1
,0 1
A
B		 500
800
Beispiel 2
Ausgangsmaterial entsprechend Tabelle 3 wird in einer Nassmühle 5 Stunden lang gemischt. Das Gemisch wird in der gleichen Webe wie in dem Beispiel 1 getrocknet, zusammengedrückt, gesintert und geschliffen. Die geschliffene Scheibe wird auf einer Oberfläche mit den gleichen Silberelektrodenfarben, wie sie in dem Beispiel 1 verwendet werden, nach einem üblichen Aufstreichverfahren überzogen. Die überzogene Scneibe wird bei der in Tabelle 2 angegebenen Temperatur 50 Minuten in Luft gebrannt. Die gebrannte Scheibe wird an ihrer anderen Oberfläche mit einer ohm-
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sehen Elektrode durch Aufsprühen von Aluminium oder durch Aufdampfen von Aluminium versehen.
Leitungsdrähte werden mit den Silberelektroden mit Hilfe von Silberfarbe verbunden. Die elektrischen Eigenschaften des entstandenen Widerstands und von anderen in gleicher Weise hergestellten Widerständen werden in Tabelle 3 angegeben, wobei die elektrischen Eigenschaften mit der durch Anbringen einer Hochspannungsanschlussklemme an die Süberelektrode vorgenommenen Polung gemessen wurden.
Es ist leicht zu erkennen, dass die Kombination von Silberelektrode und ohmscher Elektrode einen geringen C-Wert und einen hohen η-Wert erigbt.
Tabelle 3
ZnO
Ga2°3
S über farbe A S Über farbe B
(bei 100 mA) η (bei 100 mA) η
99,95 0,05 —- —
99,9 0,1
99,8 0,2
99,5 0,5
99,0 1
98,0 2
97,0 3
95,0 5
90,0 10
99,9 0,05 0,05
99,45 0,05 0,5
91,95 0,05 B
99,45 0,05 0,05
91,5 σ,:5 δ
89,9? 10 0,05
89,5 10 0,5
0,72 0,70 0,69 0,68 0,70 0,71 0,71 0,72 0,73 0,71 0,69 0,70 0,66 0,65 0,70 0,71
7,9 10 11 12 11 11 10 8,2 7,5 9,1 9,5 8,9 14
13 10 11
0,95 0,90 0,85 0,80 0,84 0,87 0,90 0,95 0,99 0,90 0,91 0,90 0,79 0,79 0,85 0,86
9 12 14 16 14
13 12
10 9
10,5 11
10,5 15
17
12
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Tabelle 3 (Portsetzung)
M 2737
ZnO Ga 0 3 Bi 0 Silberfarbe A η Silberfarbe B
(Mol-#) (Mol-56) (MoI-Ji) C 11 G
(bei 100 mA) 12 (bei 100 mA ) η
82,0 10 8 0,70 13 0,85 13
99,8 0,1 0,1 0,67 12 0,82 14
99,4 0,1 0,5 0,66 14 0,80 15
96,9 0,1 3 0,68 13 0,82 14
99,4 0,5 0,1 0,65 13 0,72. 17
96,5 0,5 3 0,67 14 0,74 15
96,9 3 0,1 0,66 13 0,80 16
96,5 3 0,5 0,66 18 0,79 18
94,0 3 3 0,67 0,77 18
99,0 0,5 0,5 0,63 0,70 23
Beispiel
Es wird auf die gleiche Weise wie in dem Beispiel 1 eine gesinterte Scheibe mit einer in Tabelle 4 aufgeführten Zusammensetzung hergestellt. Die gesinterte Scheibe hat eine Grosse von 10 mm Durchmesser und 1,5 mm Dicke nach dem Schleifen. Verschiedene Silberelektrodenfarben werden aufdie gegenüberliegenden Oberflächen der gestinterten Scheibe aufgetragen und bei der in Tabelle 4 aufgeführten Temperatur 30 Minuten in Luft gebrannt. Die Silberelektrodenfarben haben eine in Tabelle 4 angegebene Zusammensetzung an Festbestandteilen und werden durch Mischen von 100 ßew.-Teilen der genannten Zusammensetzungen aus Pestbestandteilen mit 1 bis 20 Gew.-Teilen Epoxyharz in 20 bis 40 Gew.-Teilen Butylalkohol zubereitet. Die erhaltenen Widerstände weisen vorteilhafte C-Werte und η-Werte auf, wie es in Tabelle 4 angegeben ist. Es ist leicht zu erkennen, dass die Elektrodenzusammensetzungen einen grossen Einfluss auf die elektrischen Charakteristiken der entstandenen Widerstände mit v&riabler Span-
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nung ausüben und dass insbesondere Elektrodenzusammensetzungen, die Kobaltoxyd und Manganoxyd enthalten, zur Erzielung eines hohen η-Werts vorteilhaft sind.
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Tabelle
O O CD <X> NJ
Gesinterter Körper Ga2O3 Bi2O3 (Mol-Tb) 99,5 0,5. - Silberfarbe Brenn- Ag PbO Bi2O3 LJiO9 B9O, (Gew. -°p) - 2 2 CoO MnO Elektrische
Charakteris		 stiken
ZnO 99,5 0,5 - temp. - 2 1 C η
99,5 0,5 - (0O) - 1 2
99,5 0,5 - 50c) 90 b - 3 3 - - (bei 100mA)
99,5 0,5 - 500 90 7 - 2 1 - - 2,0 5,8
99,5 0,5 - 450 90 7 6 2 1 - - 2,2 5,7
99,5 0,5 - 650 90 4 - 2 1 - - 2,1 6,0
99,5 0,5 - 650 90 6 6 2 1 - 1 2,2 5,9
99,5 0,5 - 800 90 - - 4 4 - 1 2,9 8,0
99,5 0,5 - 550 90 6 - 6 6 1 — 3,9 10
99,5 0,5 - 850 90 - - 1 1 1 — 2,0 9,2
99,0 0,5 0,5 450 · 80 12 - 2 2 - - 3,3 12
99,0 0,5 0,5 450 70 18 6 2 2 - - 2,3 5,4
550 95 3 - - 3,0 5,0
500 90 6 - - 2,7 5,0
800 90 - — — 2,0 8,1
3,2 16
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Beispiel
Aus einer gesinterten Scheibe mit einer in Tabelle 5 angegebenen Zusammensetzung werden auf die in dem Beispiel 1 beschriebene Weise Widerstände hergestellt. Die Widerstände werden nach den Verfahren getestet, die für Teile mit elektronischen Komponenten benutzt werden. Der Belastungsdauertest wird bei 70° C Umgebungstemperatur und bei 1 Watt innerhalb einer Leistungsdauer von Stunden ausgeführt. Der Test mit wiederholten Erwärmungsfolgen wird durch fünfmaliges Wiederholen einer Folge, bei der die genannten Widerstände bei 850 C Umgebungstemperatur 30 Minuten lang gehalten werden, schnell auf -20° C abgekühlt werden und · " 30 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten werden, durchgeführt. Die nach dem Erwärmungsfolge- und Belastungsdauertest erhaltenen Änderungsbeträge für den C-Wert und den η-Wert werden in Tabelle 5 angegeben. Es ist leicht zu erkennen, dass die Änderungsbeträge weniger als 10 % ausmachen, und dass insbesondere die Zusammensetzung von Silberelektroden, die Kobaltoxyd und Manganoxyd enthält, ein ausgezeichnetes Beständigkeitsvermögen bewirkt.
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Tabelle 5
M 2737
Gesinterter 0,5 Körper 3renn-
Lexnp.
(0C)		 Ag PbO Bi2O Silberfarbe B2O3 CoO MnO Änderungsgrad (?) Erwärmungs
folgetest		 -2,6
ZnO Ga2O3
(Mol-#)		 0,5
0,5		 Bi2O3 500 90 7 - 3 öi02
(Gew.-		 1 Belastungs
dauertest		 -4,3 -1,9
-1,7
99,5 0,5 - 500
800		 90
90		 7 7 2 1
1		 AM -1,6
-1,6		 -5,1 -4,0
O 99,0
99,0		 0,5 0,5
0,5		 700 70 - 21 2
2		 3 -7,6 -3,4 CVJ O
CVJ CVJ 		-0,8
09828 99,0 0,5 0,5 500 90 6 - 6 1 1 -2,4
-2,1		 -0,9 -6,1 -0,9
99,0 0,5 0,5 550 90 6 - 2 1 - 1 -5,6 -1,0 -1,5 -2,1
—Λ
en		 99,0 10 0,5 500 90 7 - 2 1 -1,7 -3,0 -1,4 -2,4
91,5 8 500 90 7 - 2 1 -1,9 -3,4 -4,9
89,5 0,5 2 -5,8 -4,5
-6,3

Claims (8)

Pa tentansprüche:
1./ Widerstand mit variabler Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass er eine gesinterte Platte, die Im wesentlichen aus Zinkoxyd und 0,05 bis 10,0 MoI-Ji Galliumoxyd (Ga2O,) besteht, und zwei auf den gegenüberliegenden Oberflächen der genannten gesinterten Platte angebrachte Elektroden enthält, von denen wenigstens eine aus einer Silberfarbelektrode besteht.
2. Widerstand mit variabler Spannung, nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, dass die eine der genannten Elektroden'eine Silberfarbelektrode und die andere eine ohmsche Elektrode ist.
3. Widerstand mit variabler Spannung nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, dass die genannte gesinterte Platte im wesentlichen aus 99,9 bis 97,0 MoI-Jt Zinkoxyd (ZnO) und 0,1 bis 3,0 Mol-% Galliumoxyd (Ga2O,) besteht.
4. Widerstand mit variabler Spannung nach Anspruch 1, dadurcn gekennzelcnnet, dassdie genannte gesinterte Platte im wesentlichen aus Zinkoxyd (ZnO), 0,05 bis 10,0 MoI-Ji Galliumoxyd (Ga2O3) und 0,05 bis 8,0 MoI-Ji Wisrautoxyd (Bi2O,) besteht.
5. Widerstand mit variabler Spannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte gesinterte Platte im wesentlichen aus 99,8 bis 94,0 Mol-# Zinkoxyd (ZnO), 0,1 bis 3,0
GCS? : 3 / 1 A 1E
- 20 - M 2757
Galliumoxyd (Ga3O,) und 0,1 bis 5,0 Mol-# Wismutoxyd besteht.
6. Widerstand mit variabler Spannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Silberelektrode eine Zusammensetzung aufweist, die aus 70 bis 99,5 Gew.-% Silber, 0,5 bis 27 Gew.-% Bleioxyd (PbO)-, 0,1 bis 15 Gew.-^ Silieiuradioxyd (SiO2) und 0,05 bis 15 Gew.-^ Bortrioxyd (BgO,) besteht.
7. Widerstand mit variabler Spannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Silberelektrode eine Zusammensetzung aufweist, die aus 70 bis 99,5 Gew.-^ Silber, 0,5 bis 27 Gew.-ίί Wismutoxyd (BigO,), 0,05 bis 15 Gew.-% Siliciumdioxyd (SiOg) und 0,05 bis 15 Gew.-Ji Bortrioxyd (BgO,) besteht.
8. Widerstand mit variabler Spannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Silberelektrode eine Zusammensetzung aufweist, die aus 70 bis 99,5 Gew.-% Silber, 0,5 bis 27 Gew.-Ji Bleioxyd (PbO), 0,1 bis 15 Gew.-^ Siliciumdioxyd (SiO2), 0,05 bis 15 Gew.-% Bortrioxyd (BgO5) und wenigstens einem Mitglied der aus 0,05 bis 6,0 Gew.-^ Kobaltoxyd (CoO) und 0,05 bis 6,0 Gew.-Ji Manganoxyd (MnO) bestehenden Gruppe besteht.
9· Widerstand mit variabler Spannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'dass die genannte Silberelektrode eine Zusammensetzung aufweist, die aus 70 bis 99,5 Gew.-£ Silber, 0,5 bis 27 Gew.-Ji Wisautoxyd (Bi2O,), 0,05 bis 15 Gew.-* Silioiuadioxyd (SiO2), 0,05 bis 15 Gew.-Ji Bortrioxyd (B2O3) und wenigstens •ine« Mitglied der aus 0,05 Ms 6,0 Oew.-ji Kobaltoxyd (CoO) und 0,05 bis 6,0 Gβw.-Ji Manganoxyd (HnO) bestehenden Gruppe besteht·
Dr.Ye./Br.
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