EP0936632A1 - Resistor element - Google Patents

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EP0936632A1
EP0936632A1 EP98811217A EP98811217A EP0936632A1 EP 0936632 A1 EP0936632 A1 EP 0936632A1 EP 98811217 A EP98811217 A EP 98811217A EP 98811217 A EP98811217 A EP 98811217A EP 0936632 A1 EP0936632 A1 EP 0936632A1
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EP
European Patent Office
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filler
resistance element
element according
resistance
particle size
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EP98811217A
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Joachim Dr. Glatz-Reichenbach
Ralf Dr. Strümpler
Jörgen Dr. Skindhoj
Felix Dr. Greuter
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ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/105—Varistor cores
    • H01C7/108—Metal oxide
    • H01C7/112—ZnO type

Definitions

  • the invention relates to a resistance element according to the Preamble of claim 1.
  • a resistance element according to the Preamble of claim 1.
  • Such a so-called PTC resistors have one at a particular one Switching current density increasing by several orders of magnitude Resistance and are used to limit the current, especially in Short circuit case, used.
  • the invention is therefore based on the object to further develop generic resistance elements in such a way that their dielectric strength is increased significantly.
  • Resistor elements are largely commutated of the current to the second filler in the range of Current densities and corresponding field strengths as they do typically in the switching range of the resistance element occur. This ensures that the training a narrow switching zone does not become an immediate one Power cut - possibly followed by arcing or a punch - leads, but that the current over the particles of the second filler briefly continue flows and the switching zone widens so far, that they can withstand high voltages without damaging the Resistance elements can carry.
  • the main advantages are: significantly higher short-circuit voltages are interrupted can and that the withstand voltage is much higher lies than in known generic Resistance elements.
  • the related services Otherwise, resistance elements according to the invention can only using complex series parallel circuits from Resistance elements and varistors can be achieved.
  • the SiC doped with Al was from the electric melt Related to Kempten. ZnO was obtained from Merck and endowed. Resistance elements were produced from the mixtures and experiments carried out by going into a circuit like it is shown in Fig. 1, installed and Short-circuit currents have been exposed. For this purpose, a Capacitor C charged to 300V, 850V or 1'200V. The Dimensioning of the capacitor C and the series switched inductance L were chosen so that a short-circuit current of 12'000A, based on 50Hz resulted. The short circuit current was closed of a switch S with capacitor C charged. The tested resistance element PTC was always one Varistor element Var as overvoltage protection connected in parallel.
  • the average Particle size of the second filler should therefore be that significantly exceed the first filler, preferably by at least a factor of 2. If the grain is relatively coarse second filler, however, shows an irregular Current distribution in the switching area, which is too high local Energy intake leads and adversely affects the Dielectric strength of the resistance element affects. Of the Factor by which the average particle size of the second filler that of the first filler should therefore generally not exceed 5 be.
  • the material of the first filler a choice other than the specified TiB 2 , z. B. TiC, VC, WC, ZrBr 2 , MoSi 2 . It is important, especially in the interest of good cold conductivity properties, to have a low specific resistance. If possible, it should not be higher than 10 -3 ⁇ cm. As stated above, the specific resistance is also crucially important for the second filler. The specific resistance of the material should not be less than 10 -2 ⁇ cm if possible. The specific resistance of the powder should be high anyway at lower field strengths, so that the resistance element can hold a high holding voltage with a low leakage current.
  • the various requirements for the second filler can also be met with SiC or ZnO doped with B, Ga, In or N, P, As or with other appropriately doped semiconductors.
  • a thermoplastic such. B. HD polyethylene or a thermoset is preferred.
  • the particle sizes should be small in the interest of quick response and should preferably be essentially between 10 ⁇ and 40 ⁇ .
  • the second filler should be higher, preferably between 50 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the composition of the resistance body can of course differ from that used in the tests. Fractions of 30 to 70% (vol.) For the first filler and between 10 and 40% (vol.) For the second filler are preferred, but together they do not make up more than the highest 90% (vol.) Of the mixture. Sample / measured value Ref ZnO Var ZnO + SiC + f SiC + m SiC + g Field strength 3,340 3,250 3,250 3,164 2,292 1,888 2.

Abstract

The resistor body of a nonlinear resistor element having PTC characteristics includes a pulverulent first filler, whose material, e.g. TiB2, TiC, VC, WC, ZrBr2, MoSi2, has a specific conductivity of at most 10-3 OMEGA cm and in which the particle sizes are between 10 and 40 mu , and also, in order to improve the voltage sustaining capability by extending the switching zone and to achieve uniform energy absorption, includes a likewise pulverulent second filler having varistor characteristics and particle sizes between 50 and 200 mu , whose specific resistance at field strengths >/=2000 V/cm such as occur in the switching region of the resistor element and above, is at most 50 OMEGA cm, preferably at most 15 OMEGA cm, the fillers being embedded in a matrix made of a thermoplastic, in particular HD polyethylene or a thermoset. The average particle size of the second filler should exceed that of the first filler by a factor of from 2 to 5. A potentially particularly suitable material for the second filler is SiC doped with Al, B, Ga, In, N, P, As, as is similarly doped ZnO.

Description

Die Erfindung betrifft ein Widerstandselement gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige sogenannte PTC-Widerstände weisen einen bei einer bestimmten Schaltstromdichte um mehrere Grössenordnungen ansteigenden Widerstand auf und werden zur Strombegrenzung, vor allem im Kurzschlussfall, eingesetzt.The invention relates to a resistance element according to the Preamble of claim 1. Such a so-called PTC resistors have one at a particular one Switching current density increasing by several orders of magnitude Resistance and are used to limit the current, especially in Short circuit case, used.

Die starke Steigerung des Widerstands bei Erreichen der Schaltstromdichte wird dadurch bewirkt, dass aufgrund der durch erhöhte Energieaufnahme bewirkten Erwärmung und Ausdehnung der Polymermatrix die eingebetteten leitenden Teilchen des ersten Füllstoffes getrennt werden. Es hat sich dabei als nachteilig erwiesen, dass dieser Effekt die Tendenz hat, sich in einer Schaltzone, die sich zwar über den Querschnitt des Widerstandselements erstreckt, aber in Stromrichtung verhältnismässig kurz ist, zu konzentrieren, so dass die gesamte Spannung über eine kurze Strecke abfällt und der überwiegende Anteil der umgesetzten elektrischen Energie in einem sehr kleinen Volumen anfällt. Dies kann leicht zu Lichtbogenbildung und Beschädigung des Widerstandselements führen. Ausserdem wird die Haltespannung des Elements, d. h. die Spannung, die es nach Unterbrechung eines Kurzschlusses ohne zu grossen Leckstrom halten kann, dadurch herabgesetzt.The strong increase in resistance when reaching the Switching current density is caused by the fact that heating caused by increased energy consumption and Expansion of the polymer matrix the embedded conductive Particles of the first filler are separated. It has proved to be disadvantageous that this effect Has a tendency to be in a switching zone that is over extends the cross section of the resistance element, but in Current direction is relatively short to concentrate so that the entire tension drops over a short distance and the vast majority of electrical implemented Energy is generated in a very small volume. This can easy to arc and damage the Lead resistance elements. In addition, the withstand voltage of the element, d. H. the tension it is after interruption a short circuit without excessive leakage current, thereby reduced.

Es wurde auch bereits versucht, das diesbezügliche Verhalten derartiger Widerstandselemente dadurch zu verbessern, dass dem Material ein zweiter Füllstoff mit Varistorcharakteristik beigemischt wurde. Aus der US-A-5 313 184 etwa ist ein gattungsgemässes Widerstandselement bekannt, das 5 bis 30%(Vol.) Varistormaterial in Pulverform als zweiten Füllstoff aufweist. Die Erwartungen betreffend eine Verbesserung der Spannungsfestigkeit des Widerstandselements wurden jedoch nicht in vollem Umfang erfüllt.Attempts have already been made to determine the behavior in this regard to improve such resistance elements in that the material with a second filler Varistor characteristic was added. From the US-A-5 313 184, for example, is a generic one Resistance element known that 5 to 30% (vol.) Varistor material in powder form as a second filler having. The expectations regarding an improvement in Dielectric strength of the resistance element was however not fully met.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, gattungsgemässe Widerstandselemente derart weiterzubilden, dass ihre Spannungsfestigkeit wesentlich erhöht wird.The invention is therefore based on the object to further develop generic resistance elements in such a way that their dielectric strength is increased significantly.

Diese Aufgabe wird durch durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Bei erfindungsgemässen Widerstandselementen erfolgt eine weitgehende Kommutierung des Stroms auf den zweiten Füllstoff im Bereich von Stromdichten und entsprechenden Feldstärken, wie sie typischerweise im Schaltbereich des Widerstandselements auftreten. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ausbildung einer schmalen Schaltzone nicht zu einer sofortigen Stromunterbrechung - eventuell gefolgt von Lichtbogenbildung oder einem Durchschlag - führt, sondern dass der Strom über die Teilchen des zweiten Füllstoffs kurzzeitig weiter fliesst und sich dabei die Schaltzone so weit verbreitert, dass sie auch hohe Spannungen ohne Beschädigung des Widerstandselements zu tragen vermag.This task is performed by the characteristics in the indicator of claim 1 solved. In the case of the invention Resistor elements are largely commutated of the current to the second filler in the range of Current densities and corresponding field strengths as they do typically in the switching range of the resistance element occur. This ensures that the training a narrow switching zone does not become an immediate one Power cut - possibly followed by arcing or a punch - leads, but that the current over the particles of the second filler briefly continue flows and the switching zone widens so far, that they can withstand high voltages without damaging the Resistance elements can carry.

Die dadurch erzielten Vorteile liegen vor allem darin, dass wesentlich höhere Kurzschlusspannungen unterbrochen werden können und dass auch die Haltespannung wesentlich höher liegt als bei bekannten gattungsgemässen Widerstandselementen. Die diesbezüglichen Leistungen erfindungsgemässer Widerstandselemente können sonst nur mittels aufwendiger Serienparallelschaltungen von Widerstandselementen und Varistoren erzielt werden.The main advantages are: significantly higher short-circuit voltages are interrupted can and that the withstand voltage is much higher lies than in known generic Resistance elements. The related services Otherwise, resistance elements according to the invention can only using complex series parallel circuits from Resistance elements and varistors can be achieved.

Im folgenden wird nun die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Versuchsergebnissen dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1
den Versuchsaufbau, mit denen die weiter unten geschilderten Ergebnisse gewonnen wurden.
In the following, the invention will now be illustrated on the basis of exemplary embodiments and test results. It shows
Fig. 1
the experimental set-up with which the results described below were obtained.

Es wurden mehrere Mischungen hergestellt, indem jeweils 50%(Vol.) einer Matrix aus dem Polyäthylen HX5231 der BASF mit 30%(Vol.) eines ersten Füllstoffes, und zwar TiB2-Pulver der Elektroschmelze Kempten, bei welchem die Partikelgrössen über ein Intervall von 10-30µ verteilt waren und 20%(Vol.) eines zweiten Füllstoffs vermischt wurden. Lediglich bei einer Referenzprobe Ref wurden 50%(Vol.) des ersten Füllstoffes zugemischt und kein zweiter Füllstoff. Im folgenden werden die Proben nach dem zweiten Füllstoff bezeichnet. Im einzelnen:

ZnO
ZnO-Pulver
Var
Pulver aus Varistormaterial, d. h. mit verschiedenen Metalloxiden dotiertes ZnO
ZnO+
Pulver aus mit Al dotiertem ZnO
SiC+f (fein)
Pulver aus mit Al dotiertem SiC, Teilchengrössen 45-75µ
SiC+m (mittel)
Pulver aus mit Al dotiertem SiC, Teilchengrössen 90-125µ
SiC+g (grob)
Pulver aus mit Al dotiertem SiC, Teilchengrössen 150-212µ
Several mixtures were produced, in each case by 50% (vol.) Of a matrix made of the polyethylene HX5231 from BASF with 30% (vol.) Of a first filler, namely TiB 2 powder from the electro-melt Kempten, in which the particle sizes over an interval of 10-30µ were distributed and 20% (vol.) of a second filler were mixed. Only in a reference sample Ref were 50% (vol.) Of the first filler mixed and no second filler. In the following, the samples are named after the second filler. In detail:
ZnO
ZnO powder
Var
Powder made of varistor material, ie ZnO doped with various metal oxides
ZnO +
Al-doped ZnO powder
SiC + f (fine)
Powder made of Al-doped SiC, particle sizes 45-75µ
SiC + m (medium)
Powder made of Al-doped SiC, particle sizes 90-125µ
SiC + g (rough)
Powder made of Al-doped SiC, particle sizes 150-212µ

Das mit Al dotierte SiC wurde von der Elektroschmelze Kempten bezogen. ZnO wurde von Merck bezogen und dotiert. Aus den Mischungen wurden Widerstandselemente hergestellt und Versuche durchgeführt, indem sie in eine Schaltung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, eingebaut und Kurzschlusströmen ausgesetzt wurden. Dazu wurde jeweils ein Kondensator C auf 300V, 850V bzw. 1'200V aufgeladen. Die Dimensionierung des Kondensators C und der in Reihe geschalteten Induktivität L wurden jeweils so gewählt, dass ein Kurzschlussstrom von 12'000A, bezogen auf 50Hz resultierte. Der Kurzschlussstrom wurde durch Schliessen eines Schalters S bei aufgeladenem Kondensator C erzeugt. Dem geprüften Widerstandselement PTC war stets ein Varistorelement Var als Ueberspannungsschutz parallelgeschaltet. Neben der Messung elektrischer Parameter wurden auch Aufnahmen der Widerstandselemente mit einer Thermokamera gemacht, die es erlaubten, die Energieverteilung, insbesondere die Länge der Schaltzone sowie allfällige Beschädigungen festzustellen. Vorgängig wurden ein oder zwei Werte für Feldstärke, Stromdichte und spezifischen Widerstand der als zweiter Füllstoff verwendeten Pulver bei einer Temperatur von 25°C und einem Elektrodenanpressdruck von 9,38MPa ermittelt.The SiC doped with Al was from the electric melt Related to Kempten. ZnO was obtained from Merck and endowed. Resistance elements were produced from the mixtures and experiments carried out by going into a circuit like it is shown in Fig. 1, installed and Short-circuit currents have been exposed. For this purpose, a Capacitor C charged to 300V, 850V or 1'200V. The Dimensioning of the capacitor C and the series switched inductance L were chosen so that a short-circuit current of 12'000A, based on 50Hz resulted. The short circuit current was closed of a switch S with capacitor C charged. The tested resistance element PTC was always one Varistor element Var as overvoltage protection connected in parallel. In addition to measuring electrical parameters were also recordings of the resistance elements with a Made thermal camera that allowed the Energy distribution, especially the length of the switching zone and determine any damage. Previously were one or two values for field strength, current density and resistivity as the second filler used powder at a temperature of 25 ° C and a Electrode contact pressure of 9.38MPa determined.

Die bei den Versuchen gewonnenen Resultate sind der Tabelle am Ende der Beschreibung zu entnehmen. Leere Felder in dieser Tabelle bedeuten 'nicht anwendbar', '\', dass kein Versuch gemacht wurde, '-', dass das Widerstandselement bei der Messung beschädigt wurde, und '+', dass das Widerstandselement den Versuch unbeschädigt überstand, aber kein Messwert ermittelt wurde.The results obtained from the tests are in the table at the end of the description. Empty fields in this table means 'not applicable', '\' that none Attempt was made to '-' that the resistance element at measurement was damaged, and '+' that the Resistance element survived the test undamaged, however no measured value was determined.

Aus den Versuchsergebnissen lässt sich ablesen, dass für eine Ausdehnung der Schaltzone der spezifische Widerstand des zweiten Füllstoffs, gemessen am Pulver bei ausreichend grossem Elektrodenanpressdruck - er sollte möglichst einige MPa/cm2 betragen - für die Länge der Schaltzone und damit für eine breite Energieverteilung wesentlich ist. Er sollte auf jeden Fall weit unter den Werten für die zum Vergleich ausgemessenen Pulver aus undotiertem ZnO und aus Niederspannungs-Varistormaterial, das durch Sintern aus D70 der Firma Merck als Ausgangsmaterial hergestellt wurde, liegen. Möglichst sollte er bei Feldstärken, wie sie im Schaltbereich gewöhnlich auftreten - 2'000V/cm und darüber - höchstens 50Ωcm betragen, vorzugsweise jedoch höchstens 20 oder besser 15Ωcm, Werte, wie sie an Pulvern von mit Al dotiertem ZnO und SiC gemessen wurden.It can be seen from the test results that for an expansion of the switching zone the specific resistance of the second filler, measured on the powder with a sufficiently large electrode contact pressure - it should be a few MPa / cm 2 if possible - is essential for the length of the switching zone and thus for a broad energy distribution is. In any case, it should be far below the values for the powders of undoped ZnO and low-voltage varistor material measured for comparison, which were produced by sintering from D70 from Merck as the starting material. As far as possible, it should be at most 50Ωcm at field strengths as they usually occur in the switching range - 2,000V / cm and above, but preferably at most 20 or better 15Ωcm, values as measured on powders of Al-doped ZnO and SiC.

Ebenfalls von beträchtlicher Bedeutung sind die Teilchengrössen. Sind die Teilchen des zweiten Füllstoffs nicht oder nur unwesentlich grösser als die des ersten Füllstoffes, so dürften sie zur Ueberbrückung nach Trennung der Teilchen desselben im Schaltbereich nicht ausreichen. Der zweite Füllstoff kann seine Funktion nicht im erforderlichen Ausmass erfüllen. Die durchschnittliche Teilchengrösse des zweiten Füllstoffes sollte also diejenige des ersten Füllstoffes deutlich übertreffen, vorzugsweise um mindestens einen Faktor 2. Bei verhältnismässig grobkörnigem zweitem Füllstoff dagegen zeigt sich eine unregelmässige Stromverteilung im Schaltbereich, die zu hohen lokalen Energieaufnahmen führt und sich ungünstig auf die Spannungsfestigkeit des Widerstandselements auswirkt. Der Faktor, um den die durchschnittliche Teilchengrösse des zweiten Füllstoffes diejenige des ersten Füllstoffes übertrifft, sollte daher im allgemeinen nicht grösser als 5 sein.They are also of considerable importance Particle sizes. Are the particles of the second filler not or only slightly larger than that of the first Filler, they are likely to be bridged after separation of the particles in the switching range are insufficient. The second filler cannot function in the meet the required extent. The average Particle size of the second filler should therefore be that significantly exceed the first filler, preferably by at least a factor of 2. If the grain is relatively coarse second filler, however, shows an irregular Current distribution in the switching area, which is too high local Energy intake leads and adversely affects the Dielectric strength of the resistance element affects. Of the Factor by which the average particle size of the second filler that of the first filler should therefore generally not exceed 5 be.

Für das Material des ersten Füllstoffs ist natürlich auch eine andere Wahl möglich als das angegebene TiB2, z. B. TiC, VC, WC, ZrBr2, MoSi2. Wichtig ist, vor allem im Interesse guter Kaltleiteigenschaften, ein niedriger spezifischer Widerstand. Er sollte möglichst nicht höher als 10-3Ωcm sein. Auch für den zweiten Füllstoff ist, wie oben ausgeführt, der spezifische Widerstand entscheidend wichtig. Der spezifische Widerstand des Materials sollte möglichst nicht kleiner als 10-2Ωcm sein. Der spezifische Widerstand des Pulvers sollte bei tieferen Feldstärken ohnedies hoch sein, damit das Widerstandselement eine hohe Haltespannung mit geringem Leckstrom halten kann. Erst bei den im Schaltbereich des Widerstandselements auftretenden Feldstärken von mindestens 2'000V/cm sollte er auf die weiter oben angegebenen verhältnismässig tiefen Werte abfallen, d. h. das Pulver sollte eine ausgeprägte Varistorcharakteristik aufweisen. Ausser mit Al-dotiertem SiC oder ZnO sind die verschiedenen Anforderungen an den zweiten Füllstoff auch mit SiC oder ZnO, das mit B, Ga, In oder N, P, As dotiert ist, erfüllbar oder mit anderen entsprechend dotierten Halbleitern. Für die Polymermatrix wird ein Thermoplast wie z. B. HD-Polyäthylen oder ein Duromer bevorzugt.For the material of the first filler, a choice other than the specified TiB 2 , z. B. TiC, VC, WC, ZrBr 2 , MoSi 2 . It is important, especially in the interest of good cold conductivity properties, to have a low specific resistance. If possible, it should not be higher than 10 -3 Ωcm. As stated above, the specific resistance is also crucially important for the second filler. The specific resistance of the material should not be less than 10 -2 Ωcm if possible. The specific resistance of the powder should be high anyway at lower field strengths, so that the resistance element can hold a high holding voltage with a low leakage current. Only when the field strengths of at least 2,000 V / cm occur in the switching range of the resistance element should it drop to the relatively low values given above, ie the powder should have a pronounced varistor characteristic. In addition to Al-doped SiC or ZnO, the various requirements for the second filler can also be met with SiC or ZnO doped with B, Ga, In or N, P, As or with other appropriately doped semiconductors. For the polymer matrix, a thermoplastic such. B. HD polyethylene or a thermoset is preferred.

Beim ersten Füllstoff sollten die Teilchengrössen im Interesse eines raschen Ansprechens gering sein und vorzugsweise im wesentlichen zwischen 10µ und 40µ liegen. Beim zweiten Füllstoff sollten sie, wie erwähnt, höher sein, vorzugsweise zwischen 50µ und 200µ. Die Zusammensetzung des Widerstandskörpers kann natürlich von der in den Versuchen eingesetzten abweichen. Bevorzugt werden Anteile von 30 bis 70%(Vol.) für den ersten Füllstoff und zwischen 10 und 40%(Vol.) für den zweiten Füllstoff, wobei sie jedoch zusammen nicht mehr als höchsten 90%(Vol.) der Mischung ausmachen. Probe / Messwert Ref ZnO Var ZnO+ SiC+f SiC+m SiC+g Feldstärke 3'340 3'250 3'250 3'164 2'292 1'888 2. Füllstoff [V/cm] 4'000 4'000 4'000 Stromdichte 0,03 1,3×10-4 92 174 169 172 2. Füllstoff [A/cm2] 0,04 0,05 156 spez. Widerstand 1,1×105 2,5×107 33,5 18,2 13,5 11,0 2. Füllstoff [Ωcm] 1,0×105 8,0×104 26,0 Schaltzone [cm]/ 0,3 0,3 \ \ 0,4 0,6 Energiedichte [J/cm3] bei 300V / 500V 890/+ +/+ 520/+ 420 250 Schaltzone [cm]/ - - - \ \ 1,8 1,8 Energiedichte [J/cm3] bei 850V 250 216 Schaltzone [cm]/ \ \ \ 1,0 2,0 2,0 - Energiedichte [J/cm3] bei 1'200V 400 233 203 For the first filler, the particle sizes should be small in the interest of quick response and should preferably be essentially between 10µ and 40µ. As mentioned, the second filler should be higher, preferably between 50µ and 200µ. The composition of the resistance body can of course differ from that used in the tests. Fractions of 30 to 70% (vol.) For the first filler and between 10 and 40% (vol.) For the second filler are preferred, but together they do not make up more than the highest 90% (vol.) Of the mixture. Sample / measured value Ref ZnO Var ZnO + SiC + f SiC + m SiC + g Field strength 3,340 3,250 3,250 3,164 2,292 1,888 2. filler [V / cm] 4,000 4,000 4,000 Current density 0.03 1.3 × 10 -4 92 174 169 172 2. filler [A / cm 2 ] 0.04 0.05 156 spec. resistance 1.1 × 10 5 2.5 × 10 7 33.5 18.2 13.5 11.0 2. filler [Ωcm] 1.0 × 10 5 8.0 × 10 4 26.0 Switching zone [cm] / 0.3 0.3 \ \ 0.4 0.6 Energy density [J / cm 3 ] at 300V / 500V 890 / + + / + 520 / + 420 250 Switching zone [cm] / - - - \ \ 1.8 1.8 Energy density [J / cm 3 ] at 850V 250 216 Switching zone [cm] / \ \ \ 1.0 2.0 2.0 - Energy density [J / cm 3 ] at 1'200V 400 233 203

Claims (12)

Elektrisches Widerstandselement mit einem zwischen zwei Kontaktanschlüssen angeordneten Widerstandskörper aus einer Polymermatrix und einem ersten pulverförmigen Füllstoff aus einem Material, welches einen spezifischen Widerstand von höchstens 10-3Ωcm aufweist und einem zweiten pulverförmigen Füllstoff, der einen mit zunehmender Feldstärke abnehmenden spezifischen Widerstand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand des zweiten Füllstoffs bei Feldstärken ≥2'000V/cm nicht grösser als 50Ωcm ist.Electrical resistance element marked with an arranged between two contact terminals resistor body of a polymer matrix and a first powdered filler of a material which has a resistivity of not more than 10 -3 ohm-cm and a second pulverulent filler having a decreasing with increasing field strength resistivity, characterized that the specific resistance of the second filler with field strengths ≥2'000V / cm is not greater than 50Ωcm. Widerstandselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand des Materials des zweiten Füllstoffs mindestens 10-2Ωcm beträgt.Resistance element according to claim 1, characterized in that the specific resistance of the material of the second filler is at least 10 -2 Ωcm. Widerstandselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Teilchengrösse des zweiten Füllstoffs über derjenigen des ersten Füllstoffs liegt.Resistance element according to claim 1 or 2, characterized in that the average particle size of the second filler is above that of the first filler. Widerstandselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus der durchschnittlichen Teilchengrösse des ersten Füllstoffs und der durchschnittlichen Teilchengrösse des zweiten Füllstoffs mindestens 2 beträgt.Resistance element according to claim 3, characterized in that the quotient of the average particle size of the first filler and the average particle size of the second filler is at least 2. Widerstandselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus der durchschnittlichen Teilchengrösse des ersten Füllstoffs und der durchschnittlichen Teilchengrösse des zweiten Füllstoffs höchstens 5 beträgt. Resistance element according to claim 3 or 4, characterized in that the quotient of the average particle size of the first filler and the average particle size of the second filler is at most 5. Widerstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Füllstoff im wesentlichen aus mindestens einem der folgenden Stoffe besteht: Pulver von dotiertem SiC, Pulver von dotiertem ZnO.Resistance element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second filler consists essentially of at least one of the following substances: powder of doped SiC, powder of doped ZnO. Widerstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchengrössen des zweiten Füllstoffs im wesentlichen zwischen 50µ und 200µ liegen.Resistance element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the particle sizes of the second filler are essentially between 50µ and 200µ. Widerstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Füllstoff im wesentlichen aus Pulver von TiB2, TiC, VC, WC oder ZrBr2 besteht.Resistance element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first filler consists essentially of powder of TiB 2 , TiC, VC, WC or ZrBr 2 . Widerstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchengrössen des ersten Füllstoffs im wesentlichen zwischen 10µ und 40µ liegen.Resistance element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the particle sizes of the first filler are essentially between 10µ and 40µ. Widerstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermatrix im wesentlichen aus einem Thermoplasten, insbesondere einem HD-Polyäthylen oder aus einem Duromer besteht.Resistance element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the polymer matrix consists essentially of a thermoplastic, in particular an HD polyethylene or a duromer. Widerstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des ersten Füllstoffs am Widerstandskörper zwischen 30 und 70%(Vol.) beträgt.Resistance element according to one of claims 1 to 10, characterized in that the proportion of the first filler in the resistance body is between 30 and 70% (vol.). Widerstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des zweiten Füllstoffs am Widerstandskörper zwischen 10 und 40%(Vol.) beträgt.Resistance element according to one of claims 1 to 11, characterized in that the proportion of the second filler in the resistance body is between 10 and 40% (vol.).
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