143751. lajstromszámú szabadalom • Negatív ellenálláshőmérséklet koefficienssel rendelkező félvezető anyag, különösen termisztorok céljaira és eljárás annak előállítására
Megjelent: 1957. október hó 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 143.751. SZÁM 21. g. 1-16. OSZTÁLY - EE-280. ALAPSZÁM Negatív ellenállás-hőmérséklet koefficienssel rendelkező félvezető anyag, különösen termisztorok céljaira és eljárás annak élőállítására Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt., Budapest A bejelentő által megnevezett feltalálók: Révész Ákos Vegyészmérnök és Zombori Etelka vegyész, budapesti lakosok A bejelentés napja: 1955. jún. 15. Találmányunk tárgya negatív ellenállás-hőmérséklet koefficienssel rendelkező félvezető anyag, különösen termisztorok céljaira. Találmányunk tárgykörébe tartozik ezen anyag, ill. az ilyen anyagból készült termisztor előállítása is. Több olyan félvezető anyag ismeretes, amely hőmérsékletváltozás hatására ellenállását . változtatja, mégpedig negatív értelemben. Ilyen anyag pl. a megfelelően szennyezett vasoxid is. így pl. vasoxid akkor válik negatív ellenállás-hőmérséklet koefficienssel rendelkező félvezető anyaggá, ha valamilyen a vasnál nagyobb vegyértékű elem oxidjával együtt megfelelően izzítják. Ekkor olyan anyagot kapunk, amely két és három vegyértékű vas oxidjainak vegyes kristályát tartalmazza és emellett valamilyen négy vegyértékű fém oxidját, pl. titán-, cirkon- vagy óndioxidokat. Ilyen anyagból készülnek az ujabban igen elterjedt termisztorok. Ajánlották már termisztor készítését nikkeloxidmangánoxid alapú anyagból is. Ügy találtuk, hogy meglehetősen nagy negatív ellenállás-hőmérséklet koefficienssel rendelkező 1 ohm cm-től 108 ohm cm-ig terjedő fajlagos ellenállású félvezető anyagot készíthetünk rdkkeloxid alappal az eddigiektől eltérő módon. A találmányunk szerinti új, a fenti tulajdonságokkal rendelkező nikkeloxid alapú félvezető anyag azzal van jellemezve, hogy két és' három értékű nikkel-ionokat tartalmaz kristálytanilag azonos helyeken, mimellett az anyag rácsában 0,0005 atom%-tól 10 atom%-ig terjedő mennyiségben egy vegyértékű fém ionja van. Ezen anyag tapasztalataink szerint igen alkalmas termisztor készítéséire. Kísérleteink során úgy találtuk, hogy különösen az olyan egy vegyértékű fém ionja alkalmazható a nikkeloxid alapú, találmányunk szerinti félvezető anyag, rácsába, amelynek ionrádiusza a nikkelion rádiuszához közel áll, ill. azzal azonos nagyságrendű. Ámbár megfelelő tulajdonságú anyag készíthető akkor is, ha ez az egy vegyértékű fém pl. nátrium, azonban különösen jó eredményeket litium-ionnal értünk el. ' A találmányunk szerinti nagy negatív ellenálláshőmérséklet koefficienssel rendelkező félvezető anyag példaképpeni előállítása a következő: Nikkeloxidhoz (NiO) 0,0005 atom%-tól 10 atomszázalékig terjedő mennyiségben litiumoxidot (Li2 0) adagolunk és az anyagot homogenizáljuk. Ezután 1200 C° körüli hőmérsékleten hőkezelésnek vetjük alá. A hőkezelés hatására á Li+ ionok a NiO rácsában szubsztituciósan elhelyezkednek és a Li+ ionokkal ekvivalens mennyiségű Ni ++ ionok Ni~f+ ionokká' alakulnak át. Az így kialakított struktúra kristálytanilag azonos helyeken Ni++ és -Ni+++ ionokat tartalmaz és félvezető tulajdonságának ez a magyarázata. Ha pl. NiO-t és »Li02 -t Olyan arányban keverünk össze, hogy az Li-nek mennyisége 0,09 és 0,11 atom% kőzött legyen, tehát pl, 100 gram NiO-t és 0,022 gramm Li20-t keverünk össze, majd az anyagot homogenizáljuk és 1150-—1250 C° közötti hőmérsékleten hőkezelésnek vetjük alá, úgy egy olyan negatív ellenállás-hőmérséklet koefficienssel rendelkező félvezető anyagot kapunk, amelynek fajlagos ellenállása o=l,5—1,7 kiloobm cm, hőmérsékleti exponense pedig B == 3200 K fok. Ezen eljárás a másfajta, hasonló tulajdonságú anyagok előállításánál elsősorban technológiai szempontból egyszerűbb, valamint ugyanakkor lényegesen jobban reprodukálható, mint más eljárások. A termék pedig aránylag nagy ellenállás-hőmérséklet koefficinessei fog rendelkezni. A fenti alapanyagból mindenfajta típusú, pl. gyöngy-, tárcsa-, rúd- stb. termisztor készíthető. Ámbár a fentiekben a találmánynak csupán néhány példaképpeni kiviteli alakját írtuk le, azokra azonban nem korlátozzuk magunkat, mert a találmány szellemében még számos más kivitel is lehetséges, amelyekre találmányunk szintén kiterjed.
