AT253077B - Nichlinearer dielektrischer Kreis, der einen Kondensator mit einem ferroelektrischen Körper enthält - Google Patents

Description

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   Nichtlinearer dielektrischer Kreis, der einen Kondensator mit einem ferroelektrischen Körper enthält 
Die Erfindung betrifft einen nichtlinearen dielektrischen Kreis, welcher einen Kondensator mit einem ferroelektrischen Körper enthält. Die Erfindung verbessert die Eigenschaften eines solchen Kreises, indem die Temperatur des nichtlinearen ferroelektrischen Materials durch Erwärmung mittels dielektrischer Verluste autostabilisiert wird. 



   Es hat sich gezeigt, dass der Zustand mit autostabilisierter Temperatur gemäss der deutschen Auslegeschrift 1116821 vorteilhaft für den Bau elektrischer Kreise mit einem nichtlinearen Dielektrikum verwendet werden kann, wie z. B. in der franz. Patentschrift Nr. 1. 389. 473 und weiteren beschrieben wurde. 



  Das Hauptelement der erwähnten Kreise ist ein Kondensator mit einem ferroelektrischen Dielektrikum. 



   Es wurde aber festgestellt, dass die Eigenschaften dieses Elementes sehr von dessen Konstruktion abhängen. Ungünstig wirkt sich insbesondere die nichthomogene Verteilung der Wärme im Dielektrikum des Elementes aus, die durch eine ungeeignete Konstruktion hervorgerufen wird. So verursacht   z. B.   die unrichtige Wahl der Eigenschaften der Leitungen zu den Elektroden, welche auf die Oberfläche des ferroelektrischen Plättchens aufgetragen sind, eine merkliche örtliche Kühlung des Dielektrikums. Infolgedessen besitzt bloss ein Teil des Dielektrikums die gewünschte Temperatur im Gebiet der Autostabilisierung. Übermässige Verkleinerung des Querschnittes der Leitung verursacht mechanische Schwierigkeiten. 



   Der Zweck der Erfindung ist es, den Kondensator mit dem ferroelektrischen Dielektrikum für nichtlineare dielektrische Kreise derart zu konstruieren, dass die erwähnten Nachteile wesentlich verringert werden. 



   Ein weiterer Nachteil der erfindungsgemässen Konstruktion ist Einsparung an Hochfrequenzleistung, durch welche die dielektrische Erwärmung erfolgt. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein nichtlinearer dielektrischer Kreis, der einen Kondensator mit einem ferroelektrischen dielektrischen Körper enthält und der dadurch gekennzeichnet ist, dass die KondensatorZuführungen zumindest in der Nähe der Elektroden des ferroelektrischen Körpers aus einem Material bestehen, dessen spezifische   Wärme- und   Elektrizitätsleitfähigkeit unterhalb der Grenze der Werte gut leitender Metalle liegen. Als diese Grenzen können die Werte der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit bei 
 EMI1.1 
 und die spezifische Wärmeleitfähigkeit bei 
 EMI1.2 
 angesehen werden. 



   Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes der Kondensator-Zuführungen zumindest in der Nähe der Elektroden negativ ist. 

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   Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erklärt werden. 



     Der ferroelektrische dielektrische Körper 1   ist mit Elektroden 2 und 3 versehen. An diesen Elektroden sind an den Stellen 63 und 64 Teile der Zuführungen 41 und 51 angelötet oder auf eine andere Art angeschlossen. Die Teile 41 und 51 sind dann an den Stellen 61 und 62 an die eigentlichen Zuführungen 4 und 5 angelötet oder auf eine andere Art angeschlossen. Die Zuführungen 4 und 5 besitzen die Wärme der Umgebung. Das Ganze kann in einem mindestens teilweise nicht leitenden Gehäuse (z. B. einem Glasröhrchen mit Kontaktkappen an beiden Enden, an welche die Leitungen 4 und 5 angelötet sind) eingeschlossen werden, oder es kann auch unverdeckt in geeigneter Weise gehalten werden. 



  Der Aufbau wird dem Zweck angepasst, dem der nichtlineare Kreis dienen soll. 



   Das Material der Teile der Zuführungen 41 und 51 in der Nähe der Elektroden 2 und 3 muss vor allem eine schlechte Wärme-und Elektrizitätsleitfähigkeit besitzen. Dadurch wird die Wärmeableitung aus dem dielektrischen Körper 1 vermindert und die Wärmeverteilung innerhalb des Körpers 1 ist deshalb gleichmässiger. Ein grösserer Teil des Körpers 1 besitzt nun eine den gewünschten Eigenschaften des Dielektrikums entsprechende Temperatur. Infolge des autostabilen Zustandes äussert sich die verminderte Wärmeableitung aus dem Körper 1 durch Verminderung der notwendigen Leistung der Hochfrequenzerwärmung.

   Ausser diesen Vorteilen erzielt man durch Verminderung der Wärmeableitung auch bei einer kleineren Leistung der Hochfrequenzerwärmung ein Wärmegleichgewicht bei höherer Temperatur des dielektrischen   Körpers, welc'heeinemkleinerenWert   des Verlustfaktors tg 3'entspricht. 



   Wie sich gezeigt hat, kann infolgedessen in manchen Fällen die gesamte Güte des erfindungsgemässen dielektrischen Kreises gesteigert werden, auch wenn in Reihe mit dem dielektrischen Element ein grö- sserer Widerstand der Zuführungen angeordnet ist. 



   Ausserdem kann auch die Erwärmung der Teile der Zuführungen 41, 51 durch Joul'sche Verluste in der Nähe der Elektroden 2, 3 des Körpers 1 günstig einwirken. Wird der Temperaturkoeffizient des Widerstandes der Teile der Zuführungen 41, 51 in der Nähe der Elektroden 2, 3 negativ gewählt, wird die infolge des Joul'schen Gesetzes zugeführte Wärme bei niedrigeren Temperaturen der Umgebung höher sein und die Wärmezuführung durch die Elektroden 2, 3 setzt die Wärmeunterschiede im Dielektrikum des Körpers 1 zwischen dem Rand und dem inneren Gebiet herab. Die in den Zuführungen in- 
 EMI2.1 
 



   Es sei nun ein praktisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen dielektrischen Kreises beschrieben. Der ferroelektrische Körper 1 besitzt eine Dicke von 0,5 mm und einen Durchmesser von 1 mm und wird aus dem Monokristall eines geeigneten Stoffes, z. B. Triglycinsulfat, mit einer senkrecht zur Grundlage orientierten ferroelektrischen Achse hergestellt. Die Metallelektroden 2 und 3 werden auf die ganze Fläche der Grundlagen des Körpers 1 aufgedampft. Die Zuführungen 41 und 51 in der Nähe der Elektroden werden aus Konstantan mit einem Durchmesser 10 um und einer Länge 5 mm gebildet. Die Kapazität eines solchen Kondensators bewegt sich bei Temperaturen in der Umgebung der Curie-Temperatur in der Grössenordnung von einigen Hundert pf. Der Widerstand der Zuführungen bewegt sich in der Grössenordnung von einigen Ohm.

   Die Wärmeableitung aus dem Körper 1 durch die Zuführungen 41,51 aus Konstantan ist 10 bis   20-mal   kleiner als die Wärmeableitung durch Zuführungen aus Silber oder Kupfer. Infolgedessen ist die Wärmeableitung praktisch gänzlich vernachlässigbar im Vergleich mit andern Arten der Wärmeableitung, z. B. durch Abstrahlung und Wärmeabgabe von der Kondensatoroberfläche in die umgebende Luft. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Nichtlinearer dielektrischer Kreis, der einen Kondensator mit einem ferroelektrischen Körper enthält, dadurch du r ch ge ke nn ze ich ne t, dass die Kondensator- Zuführungen (41, 51) zumindest in der Nähe EMI2.2 bei die spezifische Wärmeleitfähigkeit kleiner als 0, 2. lOs W. m-l. deg-l bei 18 C und die spezifische elektrische Leitfähigkeit kleiner als 3. 10"S. m- bei 18 C sind. <Desc/Clms Page number 3>

   2. Nichtlinearer dielektrischer Kreis nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes der Kondensator- Zuführungen zumindest in der Nähe der Elektroden negativ ist.