166248. lajstromszámú szabadalom • Nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló
3 166248 4 A bistabil vezetőképességű fémkalkogenidek elektronikus vagy krisztallográfiai fázisátalakulások következtében (pl. V2 0 3 vagy V0 2 ) rendelkezhetnek két különböző villamos ellenállási értékkel. A nagy ohmos (szigetelő) állapotból a kis ellenállású (fémesen vezető) állapotba való átmenet ugrásszerű a fázisátalakulás hőmérsékletén és ez a kapcsolási folyamat alapja. Az említett folyamatot az irodalomban gyakran fém-szigetelő-átmenetnek is nevezik. A vezetőképes állapotba való átkapcsolást (fázisátalakulás) villamosan az áram által okozott felmelegedés vezeti be, ha a részecskék előzőleg érintkezésbe jutottak az elasztomer rugalmas deformálása révén. Célszerű, ha a részecskéket és az elasztomert az áramirányhoz képest párhuzamos vagy soros tartományokban ill. rétegekben helyezzük el. Az utóbb említett esetben a részecskéket tartalmazó rétegek közötti elasztomer tartományok vezetőképességét megfelelő vezető anyagok, például korom vagy fémpor bekeverésével kell biztosítani. Fémkalkogenidként előnyösen vanádiumoxidot vagy vasszulfidot alkalmazhatunk. Továbbá célszerű bevonni a részecskéket vagy a belőlük alkotott tartományokat egy jobb vezetőképességű állománnyal, előnyösen ugyanazzal a kémiai elemmel, amely magukat a részecskéket alkotja. Ezáltal a kapcsoló tulajdonságai javulnak és szükséges üzemi feszültség csökken. Ennek érdekében az elasztomerhez további vezető oxidokat és/vagy 10 S2—1 cm-l értéknél nagyobb vezetőképességű oxidokat képző fémeket lehet adagolni. Ilyen fémoxidra, illetve fémre példaképpen a következők említhetők meg: Re03 , Tio, illetve Mo., Ag, Nb. Előnyös elasztomer-anyagnak találtuk a természetes kaucsukot, a butadiensztirol-kaucsukot, az etilén-propilén-terpolimert, a szilikonkaucsukot, a poliuretánt és a lágy PVC—t. Célszerű még a vezető és erősen tapadó villamos csatlakozó elektródákat előnyösen drótháló vagy sűrű fémporból pl. molibdénből álló vékony réteg alakjában az elasztomerbe ágyazni. Ezáltal biztosítjuk a csatlakozó elektródák szilárd rögzítését. Végül pedig célszerű az elasztomer felületére vagy belsejébe piezoelektromos vagy mágneses anyagokat, például ferriteket helyezni. Ezek segítségével a szilárdtest-kapcsoló rugalmas alakváltozását elektromos vagy mágneses tér segítségével idézhetjük elő. A találmány szerinti szilárdtest-kapcsoló előnyei közé sorolható az egyszerű konstrukció, az ennek következtében különösen üzembiztos működés, valamint a be- és kikapcsolt állapot közti nagy ellenállásviszony. Az utóbbi annak köszönhető, hogy a bekapcsolás nemcsak a beágyazott részecskék érintkezésére, amint a technika eddigi állásának megfelelő legutóbbi közlemény (2 116 935 sz. NSZK nyilvánosságra hozatali irat) esetén, hanem mindenekelőtt azok bistabil vezetőképességére vezethető vissza. • A találmányt a továbbiakban egy kiviteli példa segítségével közelebbről megvilágítjuk. A találmány szerinti egyik szilárdtest-kapcsoló, amely 2 mm átmérőjű és 1 mm vastag, 40 térfogatszázaléknyi, 100 jum közepes szemcseméretű vanádiumoxidból és 60 térfogatszázaléknyi hidegen keményedő szilikon-kaucsukból áll. A V02 vanádiumoxidpor, amelynek 30 súlyszázaléka • V2 0 3 bevonattal van ellátva, egyenletesen el van oszlatva sálikon-kaucsuk-A kiadásért felei: A Közgazdaság ban. A szilárdtest-kapcsolóra mintegy 12 voltos egyenfeszültséget adunk. Ha 140 p nyomóerőt alkalmazunk, akkor egy olyan rugalmas alakváltozás következik be, amely villamosan vezető csatornákhoz, és a vanádiumoxid (V02) bistabil vezetőképességének átváltásához vezet, és ezáltal egy több, mint 10r -szeres ugrásszerű relatív ellenállásváltozást idéz elő. Ez a kapcsolási folyamat egy 10~6mp nagyságrendű időtartam alatt játszódik le. Ha a nyomóerőt 80 p-re csökkentjük, akkor a szilárdtest-kapcsoló a (nem vezető) kiinduló állapotába tér vissza. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló diszpergált részecskéket tartalmazó elasztomerből, azzal jel-15 lemezve, hogy az elasztomerben 20—60 térfogatszázaléknyi finoman diszpergált, 200 mikrométernél kisebb bistabil vezetőképességű fémkalkogenid részecskék vannak. 2. Az 1. igénypont szerinti nyomásérzékeny szi-20 lárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a részecskék és az elasztomer az áram irányával párhuzamos tartományokban vagy rétegekben vannak elrendezve. 3. Az 1. igénypont szerinti nyomásérzékeny szi-25 lárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a részecskék és az elasztomer az áramirány mentén elrendezett sorban feküsznek. 4. Az 1—3. igénypontok szerinti nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, 30 hogy fémkalkogenidként vanádiumoxidot tartalmaz. 5. Az 1—3. igénypontok szerinti nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy fémkalkogenidként vasszulfidot tartalmaz. 6. Az 1—5. igénypontok szerinti nyomásérzékeny 35 szilárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a részecskék vagy a belőlük alkotott tartományok egy jobb vezetőképességű anyaggal, előnyösen a részecskéket alkotó kémiai elemekkel vannak bevonva. 40 7. Az 1 —6. igénypontok szerinti nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy vezető oxidokból és/vagy 10Í2—1 cm-l értéknél nagyobb vezetőképességű oxidok képzésére alkalmas fémekből — előnyösen Re03 , Tio, valamint Mo, 45 Ag, Nb — álló adalékot tartalmaz. 8. Az 1—4. és a 7. igénypontok szerinti nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy elasztomerként természetes kaucsukot, butadiensztirol-kaucsukot, etilén-propilén-terpo-50 limert, szilikonkaucsukot, poliuretánt vagy lágy PVC—t tartalmaz. 9. Az 1-4. és a 8. igénypontok szerinti nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a villamosan vezető és 10 kapcso-55 lásnál nagyobb élettartamú csatlakozó elektródák, előnyösen drótháló vagy sűrű fémporból alkotott vékony réteg alakjában az elasztomerbe vannak ágyazva. 10. A 9. igénypont szerinti nyomásérzékeny szi-60 lárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a fémpor molibdénből áll. 11. Az 1—4. és 7-10. igénypontok szerinti nyomásérzékeny szilárdtest-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az elasztomer belsejében vagy annak 65 felületén piezoelektromos vagy mágneses anyagok, mint például fenitek vannak elrendezve. és Jogi Könyvkiadó igazgatója 760100, OTH, Budapest
