DE8501077U1

DE8501077U1 - Spannungsabhängiger elektrischer Widerstand (Varistor)

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Publication number: DE8501077U1
Application number: DE19858501077
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1986-07-10

Description

Siemens Aktiengesellschaft . Unser Zeichen

•Berlin und München VPA tfi ρ 7 Ω O 1 OE

Spannungsabhängiger elektrischer Widerstand (Varistor)

Oie Erfindung betrifft einen spannungsabhängigen elektrisehen Widerstand (Varistor) bestehend aus einem keramisch hergestellten, monolithischen Körper aus einer Vielzahl von 20 bis 350 pm dicken Schichten aus Varistormaterial mit Korngrößen von 7 bis 20 pm auf der Basis von Zinkoxid (ZnO) mit bis 6 Mol% an Zusätzen von Oxiden eines oder mehrerer der Metalle Bi, Sb, Co, Ni, Cr, Mn, Mg, B, Al, Ba und als Beläge dienenden, höchstens 10 pm dicken Edelmetallschichten, die mit den Varistormaterialschichten abwechseln und alternierend zu verschiedenen Stellen der Seitenflächen des Körpers geführt und dort mit weiteren Metallschichten elektrisch leitend und gegenpolig kontaktiert sind.

Es handelt sich somit um einen Varistor, der in Vielschichttechnik hergestellt ist.

Ein solcher Varistor ist in der Veröffentlichung "Advances in Ceramics" (American Ceram. Society, Columbus) 1981, Vol. 1, Seiten 349 bis 358 beschrieben. Die. durchschnittliche Korngröße ist dort mit 10 pm angegeben. Die Ansprechspannung pro Korngrenze beträgt 2 bis 3 V. Die Angaben für die Dicke der Varisormaterialschichten sind 20 bis 200 pm, wobei die Eigenschaften an Varistoren mit einer Schichtdicke von 40 pm bzw. 150 pm bei 20 übereinander gestapelten Schich ten gemessen wurden. Der Nichtlinearitäts-Koeffizient <*■ ist mit 20 bis 30 angegeben, während die Varistorspannung, gemessen bei 1 mA, mit 4 bis 40 Volt angegeben ist.

Bck 1 Rh/17.12.84

-2- VPA -. ~ „ ,

ÖD K f U U 1 Ut

Als Metallschichten zur Kontaktierung der alternierend im monolithischen Körper angeordneten Belägen an seiner Oberfläche sind eingebrannte Silberelektroden angegeben. Nähere Angaben über das Material der Beläge im Inneren des monolithischen Körpers sind nicht enthalten. Ebenso fehlen Angaben über die Porosität des Materials.

In der Veröffentlichung "Journal of Applied Physics", 54 (5) Mai 1983, Seiten 2764 bis 2772, die sich ebenfalls, wie auch die oben diskutierte Veröffentlichung, mit Niederspannungsvaristoren befasst, ist auf Seite 2765, linke Spalte, unter Bezugnahme auf die oben angegebene Veröffentlichung ausgeführt, Varistoren in Vielschichttechnik würden verringerte Stromdichte bei Überspannungen und hohe Kapazität aufweisen, ohne daß das Grundproblem der Korngrößenverteilung damit gelöst werde.

In der SIEMENS-Brochüre "Edelgasgefüllte Überspannungsableiter; Metalloxid-Varistoren SIOV" von November 1984 sind auf den Seiten 44 bis 63 im einzelnen die theoretischen Grundlagen über Metalloxid-Varistoren auf der Basis von Zinkoxid erläutert, und es sind auch die Definitionen für die einzelnen Begriffe enthalten.

So ist auf Seite 48 der Nichtlinearitätsexponent cL angegeben mit

log I₂ - log I₁
⁼ log U₂ - log U₁.

I₂ ist dabei ein Ampere, I, = 1 mA, U₂ ist die bei 1 A gemessene Spannung und U₁ ist die bei 1 mA gemessene Spannung.

jtl t, * · - * 9 * Ψ t

.3- VPA 85 P 7 O O 1 DE

Als Varistorspannung ist auf Seite 52 die Spannung definiert, die bei 1 mA gemessen wird. Die Varistorspannung dient zur Klassifizierung von Varistoren.

Varistoren für geringe Spannungen, sogenannte Niederspannungsvaristoren, die nach der üblichen Technik hergestellt werden, haben Korngrößen von ca. 100 pm und auch noch darüber, um die Zahl der Korngrenzen zwischen den Belägen gering zu halten. Ein derartig grob kristallisierendes Material führt aber zu dem Problem, daß die Korngrößenverteilung stark streut und damit die Steilheit der I-U-Kennlinie (Nichtlinearität-Koeffizient a) stark absinkt.

Derartig hergestellte Niederspannungs-Varistoren sind in aller Regel zum Schutz gegen höhere Spannungen nicht einsetzbar, weil dann die Abfuhr der im Keramikkörper entstehenden Wärme nicht gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen spannungsabhängigen elektrischen Widerstand (Varistor) der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß der Bereich der Varistorspannung erweitert wird, daß auf diesem Wege und aus dem gleichen Material Varistoren mit unterschiedlichen Varistorspannungen hergestellt werden können, daß die Menge des für derartige Bauelemente üblicherweise verwendeten Palladiums verringert •wird und daß nicht zuletzt eine verbesserte Wärmeableitung resultiert,

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der spannungsabhangige elektrische Widerstand der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß

-⁴- ^VPA 85 P 7 O O 1 DE

a) die Porosität der Varistormaterialschichten des Keramikkörpers 5 % nicht übersteigt,

b) der Anteil an Wismuth (Bi, gerechnet als Bi₂0-j) im Varistormaterial 0,4 bis höchstens 1 Mol% (entsprechend 2 bis 5 GewSi) betragt und

c) die Beläge aus 50 bis 80 Gew% Silber (Ag) und 50 bis 20 Gew% Palladium (Pd) bestehen.

Curch die geringe Porosität, die vorzugsweise weniger als 1 % betragen soll, wird gewährleistet, daß das Metall der Innenelektroden nicht in Poren eindringen kann, wodurch nämlich eine verkürzte Elektrodenstrecke entsteht, die bei Impulsbelastun zu einem frühzeitigen Überschlag (Kurzschluß) führt. Die Verringerung des Wismuthanteiles von üblicherweise mehr als 2 MoIX auf höchstens 1 MoIX und vorzugsweise 0,6 MoIX bewirkt, daß einerseits das Kornwachstum verringert und damit die Korngrößenverteilung vergleichmäßigt wird, und andererseits, daß die Reaktion der Beläge mit dem Keramikmaterial bei der Sintertemperatür vermieden wird, wodurch ein Weglegieren des Palladiums mit der Folge der Inselbildung der Beläge vermieden wird.

Vorzugsweise bestehen die Beläge aus 70 Gew% Silber 30 Gew% Paladium.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Keramikkörper aus Varistormaterialschichten besteht, deren Dicke im Bereich von 35 pm bis 350 pm liegt, wobei dickere Schichten höhere Varistor spannungen im Bereich von 4 Volt bis 350 Volt ergeben.

Der Varistorkörper ist vorzugsweise 1 bis 10 mm lang, 1 bis 3,6 mm breit und 0,5 bis 3 mm dick, wobei die Dicke stets geringer als die geringste Länge bzw. Breite ist.

-5- VPA 85 P 7 O O 1 DE

Die bevorzugte Zusammensetzung des Varistormaterials ist wie folgt (Angaben in Mol% und jeweils dahinter in Klammer gesetzt in GewSS):

ZnO 94,6 (87,3), Bi₂O₃ 0,6 (3,2), Sb₂O₃ 1,6 (5,1), Co₃O₄ 0,4 (1,1), NiO 1,3 (1,1), Cr₂O₃ 0,6 (1,1), MnCO₃ 0,8 (1,02), MgO 0,06 (0,003), B₃O₃ 0,033 (0,05), Al₂O₃ 0,002 (0,017) und BaCO₃ 0,005 (0,001).

Der geringe Wismuthanteil ermöglicht Sintertemperaturen

bis 1.150° C, wodurch bei dünnen Schichtdicken und ent- I

sprechender Anzahl der Schichten Varistoren mit einer Va- |

ristorspannung bis herab zu 4 V hergestellt werden können. >■

Die Herstellung dieser Varistoren in Vielschichttechnik er- |

folgt in der gleichen Weise, wie dies beispielsweise für ■

keramische Vielschichtkondensatoren bekannt ist. Es wird in .;

i diesem Zusammenhang auf die USA-Patentschriften 2,736,080 \

und 3,235,939 sowie auf die DE-PS 1 282 119 verwiesen. ;

Aus dem Ausgangsmaterial, das durch Feinmahlung eine mittlere Korngröße von etwa 1 μπι aufweist, wird durch Zuhilfenahme von organischen Bindermaterialien (z.B. Polymethylacrylate, Methylcellulose, Polyvinylalkohol) und Lösungsmitteln *-

(z.B. Wasser, Ethylmethylketon) sowie Weichmachern (Phtha- ·^:

late, Ester) - wie es an sich bekannt ist - ein Schlicker hergestellt, der dann mittels üblicher Technologien (Kalandrierung, Abstreiftechnik - doctor blade) zu einer sehr dünnen Folie ausgezogen wird. Auf diese so hergestellten Folien wird auf Stücke von etwa Postkartengröße ein Muster der inneren Beläge aus der angegebenen Silber-Palladiumverbindung aufgetragen, wonach eine entsprechende Zahl solcher postkartengroßen Folien derart übereinander gestapelt wird, daß die alternierende Versetzung der Beläge im fertigen

-G-

^VPA 85 P 7 O O 1 DE

Körper resultiert. Schließlich wird nach einem Preßvorgang aus dem Stapel der Schichtvaristor in Rohform abgetrennt und - nach dem Durchlauf eines in der Vielschichttechnik üblichen Temper- und Binderausbrennzyklusses -bei Temperaturen bis 1150° C gesintert.

Dieses Verfahren ist, wie ausgeführt, hinreichend bekannt, wobei auch Variationen der speziellen Herstellungsweise bekannt sind. 10

Die Erfindung wird 'lachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch einen Schichtvaristor, Fig. 2 ein U-I-Diagramm, das die Verbesserung durch die

Erfindung darstellt, Fig. 3 ein Diagramm zu Vergleich mit dem Stand der Technik,

Fig. 4 ein Diagramm über die Abhängigkeit der Varistorspannung von der Sintertemperatur und

Fig. 5 ein Diagramm über die Abhängigkeit des Schutzpegels von der Sintertemperatur.

In Fig. 1 ist der Varistorkörper 1 schematisch gezeigt, der aus Schichten 2 aus Varistormaterial besteht. Die Beläge 3 und 4 wechseln mit Varistromaterialschichten 2 ab, wobei die Beläge 3 im vorliegenden Fall zur rechten AuQenoberfläche 5 und die Beläge 4 zur linken AuQenoberfläche 6 des Keramikkörpers geführt sind. Durch den Sintervorgang besteht der Keramikkörper 1 aus einem monolithischen Block, in dessen Innerem die Beläge 3 und 4 angeordnet sind. Es ist auch möglich, daß die Beläge 3 und 4 an der gleichen Seite des monolithischen Blockes herausragen, wo=

-ι- VPA 85 P 7 O O 1 DE

bei die zu kontaktierenden Enden dann alternierend an verschiedenen Stellen in dieser Oberflächenseite enden und dort gegenpolig kontaktiert werden.

Die Beläge 3 und 4 sind miteinander gegenpolig und elektrisch leitend verbunden. Gegenpolig bedeutet in vorliegendem Fall, daß die Beläge 3 an der Oberfläche 5 mit einer weiteren Metallschicht 7, z.B. aus Silber oder einem anderen lötfähigen Metall, verbunden sind, die an einem Pol der Spannungsquelle oder der Schaltung angeschlossen ist, während die Beläge 4 an der Oberflächenseite 6 durch die weitere Metallschicht 8, ebenfalls aus Silber oder ähnlichem, miteinander verbunden sind, die mit dem Gegenpol der Spannungsquelle oder der Schaltung verbunden ist.

Mit dem Bezugszeichen 9 ist die Dicke der Schichten 2 aus Varistorma ,erial bezeichnet.

Voraussetzung für die Wirkungsweise des Varistors ist, daß die Abstände 10 bzw. 11 zwischen dem obersten Belag 3 und dem untersten Belag 4 und der Oberfläche 14 bzw. der Oberfläche 15 sowie die Abstände 12 der Beläge 3 zur Metallschicht 8 und die Abstände 13 der Metallbeläge 4 zur Metallschicht 7 je größer sind als die Dicke 9 der Schichten 2 aus Varistormaterial. Zur Erzielung der notwendigen Größe der Abstände 10 und 11 sind beispielsweise Varistormaterialschichten 2' vorhanden, die keine Beläge 3 bzw. 4 enthalten. In Fig. 1 ist dies durch die Grenzlinien 16 und 17 zwischen der mit einem Belag 3 versehenen oberen Schicht 2 und der ohne Belag vorhandenen Schicht 2' bzw. zwischen der unteren, mit dem Belag 4 versehenen Schicht 2 und der ohne Belag vorhandenen Schicht 2' dargestellt.

-8- VPA 85 P 7 O O 1 DE

Der Varistor nach der Erfindung kann mit Stromzuführungsdrähten .1.8 und 19 versehen sein, die an die Metallschichtan 7 bzw. 8 angelötet oder anderweitig befestigt sind.

Soll der Varistor nach der Erfindung als Chip durch Auflegen auf und Befestigen an Kontaktstellen gedruckter Leitungsbahnen verwendet werden, dann können anstelle der Stromzuführungsdrähte Kontaktflächen vorhanden sein, die im vorliegenden Beispiel durch die Verlängerungen 20 und 21 der Metallschicht 7 auf die Oberflächen 14 und 15, sowie durch Verlängerungen 22 und 23 der Metallschicht 8 auf die Oberflächen 14 und 15 dargestellt sind.

Für den Einsatz in gedruckten Schaltungen, bei denen die Kontaktstellen in einem Rastermaß (einfaches oder gerades Vielfaches von 2,5 mm) angeordnet sind, ist der Rastermaßabstand 24 zwischen den Stromzuführungsdrähten 18 und 19 festzulegen, wie dies an sich für derartige Bauelemente bekannt ist.
20

Andererseits kann der notwendige Rastermaßabstand 25 zwischen den Verlängerungen 20 und 22 bzw. 21 und 23 durch, entsprechende Wahl der Abmessungen festgelegt sein.

Man erkennt aus Fig. 1, daß die Beläge 3 und 4 bei ihrer Ausführungsform der Erfindung in einer Dicke von bis 5 pm und vorzugsweise 2 pm für eine guts Ableitung der im Inneren des monolithischen Blockes entstehenden Wärme sorgen, da sie durch die Verwendung von relativ mehr Silber als Palladium dicker ausgeführt: sein können, als es für reine Palladiumschichten wegen der Herstellung möglich und wegen der relativ hohen Kosten für reines Palladium sinnvoll ist.

85 P 7 O O 1 DE

Das in Fig. 2 dargestellte U-I-Diagramm zeigt einen der Vorteile der vorliegenden Erfindung, der darin besteht, daß durch die geringe Menge Wismuth im Varistormaterial und die dadurch mögliche Verwendung von Silber in gegenüber dem Palladium größerer Menge für die Beläge 3 und 4 ein Weglegieren des Metalls der Beläge und damit eine die Eigenschaften verschlechternde Inselbildung nicht eintritt.

In Fig. 2 kommt dies dadurch zum Ausdruck, daß bei herkömmlichen Varistoren die Kurve 26 bei Stromstärken im oberen Bereich plötzlich steil ansteigt, während die Kurve 27 für Varistoren gemäß der Erfindung in diesem oberen Bereich einen beträchtlich verringerten Anstieg aufweist.

Die Inselbildung, die durch Weglegieren der Beläge (Migration) zustande kommt, ruft ein starkes Ansteigen der Klemmenspannung bei hohen Strömen hervor, weil der Serienwiderstand der Beläge durch diese Inselbildung stark an- steigt.

In Fig. 3 ist ein U-I-Diagramm gezeigt, in welchem ein Varistor der vorliegenden Erfindung (Kurve 30) mit bekannten Varistoren (Kurven 28 und 29) verglichen wird. Maßstab und Kurvenverlauf der Fig. 3 ist der Fig. 2 der eingangs erwähnten Veröffentlichung "Advances in Ceramics" entnommen.

Die Kurve 28 gilt für Varistoren, die aus 20 Varistormaterialschichten je einer Dicke von 40 pm bestehen, während die Kurve 29 für bekannte Varistoren mit 20 Varistormaterialschichten je einer Dicke 150 pm gilt.

-ίο- VPA 85 P 7 0 0 1 DE

Kurve 30 gilt für Varistoren der vorliegenden Erfindung aus 50 Schichten je einer Dicke von 30 pm.

Man erkennt aus Fig. 3, daß die bekannten Varistoren bereits bei 10 Ampere eine stark ansteigende Klemmenspannung bis zu 100 Volt ergeben, wahrend ein solcher Anstieg bei Kurve 30 nicht erfolgt. Er würde erfolgen, wie es die Kurve 30' zeigt, wenn die Regeln der vorliegenden Erfindung nicht eingehalten werden.

Trotz der hohen Anzahl von 50 Schichten, wodurch die Stabilität des Varistors wesentlich erhöht wird, ist die Wärmeabfuhr aus dem Körper bei Belägen aus 70 % Silber und 30 % Palladium mit einer Dicke von je 2,0 pm ausreichend groß, um die Funktionsfähigkeit des Varistors auch bei hohen Stromstärken bzw. Spannungen zu gewährleisten.

Das Diagramm nach Fig. 4 zeigt die Varistorspannung in Abhängigkeit von der Sintertemperatur bei einer Sinterzeit von einer Stunde für Varistoren, die aus 10 Schichten bestehen, wobei unterschiedliche Schichtdicken vorhanden sind.

Die Varistorspannung ist in Volt auf der Ordinate und die Sintertemperatur t in 'C auf der Abszisse angegeben. Auch hier bestehen die Beläge aus 70 % Silber und 30 % Palladium und sind 2 pm dick.

Kurve 31 gilt für Varistoren aus 10 Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 165 pm. Kurve 32 gilt für Varistoren aus 10 Schichten mit einer Schichtdicke von je 77 pm.

-li- VPA 85P70010E

Kurve 33 gilt für Varistoren aus 10 Schichten mit einer Dirke von je 37 pm und Kurve 34 gilt für Varistoren aus 10 Schichten mit einer Schichtdicke von je 23 pm.

Man erkennt aus Fig. 4, daß mit abnehmender Schichtdicke und zunehmender Sintertemperatur jeweils abnehmende Varistorspannungen erzielt werden können.

üurch die relativ hohe Sintertemperatur von bis zu iüöCr C wird eine sehr hohe Dichte, d.h. eine sehr geringe Porosität der Schichten aus Keramikmaterial erzielt, wodurch die elektrischen Eigenschaften der Varistoren wesentlich verbessert werden. Die erhöhte Sintertemperatur ist durch den geringen Wismuthanteil möglich.
15

Fig. 5 zeigt Kurven, die den Schutzpegel in Abhängigkeit von der Sintertemperatur verdeutlichen.

Der Schutzpegel von Varistoren ist die an einem Varistor auftretende Klemmenspannung bei Auftreten eines Stromimpulses der indizierten Stromstärke.

Auf der Ordinate ist die Klemmenspannung in Volt aufgetragen, während auf
'C angegeben ist.

gen, während auf der Abszisse -die Sintertemperatur t in

Es sind 4 Kurvenpaare 35, 36, 37 und 38 angegeben, und zwar für Schichtdicken im gesinterten Zustand von 165, 77, 37 und 23 pm. Die jeweils obere Kurve gilt für eine Strom-

s 30 stärke von 10 A und die jeweils untere Kurve gilt für

■ eine Stromstärke von 5 A.

-12-

85 P 7 O O 1 QE

Man erkennt auch aus dem Diagramm gemäß Fig. 5, daß mit abnehmender Schichtdicke und zunehmender Sintertemperator abnnehmende Werte der Klemmenspannung erzielt werden.

Das angegebene Varistormaterial gewährleistet eine Spannungsfestigkeit von 300 V/tnm, wodurch auch bei dünnen Schichten eine ausreichende Steilheit (Nichtlinearitätsexponent oC ) gewährleistet ist.

Bei grobkristallinem Material mit einer Spannungsfestigkeit kleiner als 150 V/mm entstehen Probleme durch zu wenige Körner bei starker Streuung im Durchmesser, wie dies in der oben erwähnten Veröffenlichung "Journal of Applied Physics" erläutert ist.

Anlagen:

Bezugszeichenliste 7 flnsprüche 1 Zusammenfassung 5 Figuren

• I

■ · ·'■»

• ·

-13- VPA «Ρ 7 OO 1OE

Bezugszeichenliste

1 keramisch hergestellter, monolithischer Körper

2 Schichten aus keramischem Varistormaterial mit Belägen

³' ⁴ 2¹ Schichten aus keramischem Varistormaterial ohne Beläge

3 Beläge aus im Körper 1 angeordneten Metallschichten

4 Beläge aus im Körper 1 angeordneten Metallschichten

5 Seitenfläche des Körpers 1

6 Seitenfläche des Körpers 1

7 Weitere Metallschicht auf der Seitenfläche 5

8 Weitere Metallschicht auf der Seitenfläche 6

9 Dicken der Schichten 2

10 Abstand zwischen oberem Belag 3 und Oberfläche 14

11 Abstand zwischen unterm Belag 4 und Oberfläche 15

12 Abstand der Beläge 3 zur Metallschicht 8

13 Abstand der Beläge 4 zur Metallschicht 7

14 Oberfläche des Körpers 1

15 Oberfläche des Körpers 1

16 Grenzlinie zwischen oberer Schicht 2 mit Belag 3 und Schicht 2¹ ohne Belag

17 Grenzlinie zwischen unterer Schicht 2 mit Belag 4 und Schicht 2' ohne Belag

18 Stromzuführungsdraht, an der Metallschicht 7 befestigt

19 Stromzuführungsdraht, an der Metallschicht 8 befestigt

20 Verlängerung der Metallschicht 7 auf die Oberfläche 14

21 Verlängerung der Metallschicht 7 auf die Oberfläche 15

22 Verlängerung der Metallschicht 8 euf die Oberfläche 14

23 Verlängerung der Metallschicht 8 auf die Oberfläche 15

24 Ra st erma Gabst and zwischen den Stromzuführungsdrähten 18 und 19

25 RastermaGabstand zwischen Verlängerungen 20 und 22 bzw. 21 und 23

-ι«- VPA 85 P 7 O O 1 DE

U-I-Kurve für bekannte Varistoren U-I-Kurve für Varistoren gemäß Erfindung U-I-Kurve für bekannte Varistoren aus 20 Schichten, je 40 μιη dick U-I-Kurve für bekannte Varistoren aus 20 Schichten, je 150 μιη dick u-I-Kurve für Varistoren genräß der Erfindung aus Schichten, je 30 μπι dick

30' U-I-Kurvenverlauf, wenn nicht nach Erfindung V-t_s-Kurve für Varistoren aus 10-Schichten, je 165 μιη dick V-t_s-Kurve füi je 7 7 μιη dick V-t_s-Kurve füi ,je 37 [M dick V-t_s-Kurve füi je 23 μιη dick V-t_s-Kurve füi je 165 μιη dick V-t -Kurve füi

je 77 μιη dick V-t_s-Kurve füi je 37 μπι dick V-t_s-Kurve füi je 23 μιη dick

V-t -Kurve für Varistoren aus 10 Schichten,

v-t -Kurve für Varistoren aus 10 Schichten,

V-t_s-Kurve für Varistoren aus 10 Schichten,

V-t -Kurve für Varistoren aus 10 Schichten,

V-t -Kurve für Varistoren aus 10 Schichten, V-t -Kurve für Varistoren aus 10 Schichten,

Claims

-15- VPA 85 P 7 O O 1 DE ,nsprüche

1. Spannungsabhängiger, elektrischer Widerstand (Varistor) bestehend aus einem keramisch hergestellten, monolithisehen Körper (1) aus einer Vielzahl von 20 bis 350 μπι dicken Schichten (2) aus Varistcrmaterial mit Korngrößen von 7 bis 22 μιτι auf der Basis von Zinkoxid mit bis 6 Mol% an Zusätzen von Oxiden eines oder mehrerer der Metalle 8i, Sb, Co, Ni, Cr, Mn, Mg, B, Al, Ba und als Beläge (3, 4) dienenden, höchstens 10 μπι dicken Edelmetallschichten, die mit den Varistormaterialschichten (2) abwechseln und alternierend zu verschiedenen Stellen der Seitenflächen (5, 6) des Körpers (1) geführt und dort mit weiteren Metallschichten (7, 8) elektrisch leitend und gegenpolig kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a.) die Porosität der Varistormaterialschichten (2) des Keramikkörpers (1) 5 % nicht übersteigt

b) der Anteil an Wismuth (Bi, gerechnet als Bi₂O₃) im

Varistormaterial 0,4 bis höchstens 1 MoIX (entsprechend 2 bis 5 GewäO beträgt und

c) die Beläge aus 50 bis CO Gew% Silber (Ag) und 50 bis 20 GewSS Palladium (Pd) bestehen.

2. Spannungsabhängiger elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch g ek ennzeichnet, daß die Porosität der Varistormaterialschichten (2) weniger als 1 % beträgt.

3. Spannungsabhängiger elektrischer Widerstand nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichfi e t, daß der Wismuth-Anteil 0,6 Mol% (entsprechend 3,2 Gewft Bi₂O₃) beträgt.

I -16- VPA 85 P 7 O O 1 UE

I

4. Spannungsabhängiger elektrischer Widerstand nach An-

I spruch 1, 2 oder 3,dadurch gekennzeich-

I net, daß die Beläge (3, 4) aus 70 Gew* Ag und 30 Gew*

si Pd bestehen.
I 5

I

5. Spannungsabhängiger elektrischer Widerstand nach einem

% der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich

is net, daß der Keramikköper (1) aus Varistormaterialschich-

I ten (2) besteht, deren Dicke (9) im Bereich von 20 ym bis

I 10 350 pm liegt, wobei dickere Schichten (2) höhere Varistor-

f. spannungen im Bereich von 4 Volt bis 350 Volt ergeben.

I

6. Spannungsabhängiger elektrischer Widerstand nach einem

i der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich

| 15 η e t, daß der Varistorkörper (1) vorzugsweise 1 bis 10 mm

■ lang, 1 bis 3,6 mm breit und 0,5 bis 3 mm dick ist, wobei [. die Dicke (9) stets geringer als die geringste Länge bzw. I Breite ist.

] 20

7. Spannungsabhäniger elektrischer Widerstand nach einem

i der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn-

■ zeichnet, daß das Varistormaterial wie folgt zusammengesetzt ist (Angaben in Mol% und jeweils dahinter in Klammern gesetzt in Gewfc):

25 ZnO 94,6 (87,3), Bi₂O₃ 0,6 (3,2), Sb₂O₃ 1,6 (5,1),

^! Co₃O₄ 0,4 (1,1), Nid 1,3 (1,1), Cr₂O₃ 0,6 (1,1),

MnCO₃ 0,8 (1,02), MgO 0,06 (0,003), B₂O₃ 0,033 (0,05), Al₂O₃ 0,002 (0,017), und BaCO₃ 0,005 (0,001).