DE1208393B

DE1208393B - Verfahren zur Herstellung von nichtlinearen SiC-Halbleiterwiderstaenden

Info

Publication number: DE1208393B
Application number: DEN19100A
Authority: DE
Inventors: Masaru Asano
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1959-10-29
Filing date: 1960-10-28
Publication date: 1966-01-05

Description

Verfahren zur Herstellung von nichtlinearen SiC-Halbleiterwiderständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nichtlinearen SiC-Halbleiterwiderständen mit in eine keramische Masse eingebetteten SiC-Teilchen und Teilchen aus leitendem Material durch Zusammensintern der Komponenten in einer inerten Atmosphäre liebst nachfolgender Teiloxydation bzw. Teilverbreunung der Teilchen aus leitendem Material in einem oxydierenden Gas zur Einstellung des gewünschten Widerstandswertes, wobei die Dichte der Teilchen aus leitendem Material, von der dem oxydierenden Gas ausgesetzten Oberfläche des Widerstandsrohlings ausgehend, nach innen hin zunimmt.
Bei bekannten Verfahren der erwähnten Art werden JIC-Teilchen und Teilchen aus leitendem Material zur Herstellung eines Widerstandsrohlings in solchen Anteilen gemischt, daß der Widerstandsrohling bereits vor einer Teiloxydation bzw. Teilverbrennung der Teilchen aus leitendem Material einen in etwa dem fertigen Widerstand entsprechenden Widerstandswert aufweist. Das nachfolgende Ausbrennen der Teilchen aus leitendem Material erfolgt nur zum Zwecke einer Korrektur dieses für den fertiggestellten Widerstand angestrebten Widerstandswertes. Bei der Durchführung eines derartigen Verfahrens bestand bisher ein technisches Vorurteil dahin gehend, daß ein Gradient der Teilchendichte in dem Material des fertiggestellten Widerstandes als ungünstig angesehen wurde.
Es hat sich nun erwiesen, daß bei nach dem Stande der Technik hergestellten Widerständen im Betrieb eine "leichmäßige Stromdichte im Widerstand nicht erzielbar ist, da sich im Mittelpunkt des Widerstandskörpers die größte Erwärmung und damit ein höherer Widerstand als in solchen Volumenelementen einstellt, welche der umgebenden Atmosphäre oder Anschlußelektroden benachbart sind und somit ihre Wärme besser abstrahlen können. Die Höchstbelastung des Widerstandes Hängt daher im wesentlichen von der verhältnismäßig niedrigen Maximalbelastung der zentralen Volumenelemente des Widerstandskörpers ab.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines demgegenüber verbesserten Widerstandes, welcher bei einem vorgegebenen Volumen des Widerstandskörpers mit einer höheren Verlustleistung als bekannte Widerstände belastet «erden kann. Erreicht wird dies dadurch, daß dem Ausgangsgemisch leitende Teilchen in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß der spezifische Widerstand des verfestigten Körpers vor der Oxydation gleich dem der leitenden Teilchen ist und der spannungsabhängige Widerstandswert ausschließlich durch Oxydieren der leitenden Teilchen eingestellt wird. Ent,:egen dein nach dem Stande der Technik herrschenden Vorurteil, nach dem ein Gradient der Teilchendichte in dem Widerstandskörper als ungünstig angesehen wird, arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren bewußt auf eine unterschiedliche Teilchendichte innerhalb des Volumens des Widerstandskörpers hin, um dafür bei Betriebstemperatur eine möglichst gleichmäßige Stromdichte im Widerstand zu erzielen. Während nach dem bekannten Verfahren eine nicht näher definierte Menge an leitenden Teilchen zugesetzt wird und deshalb bei der Oxydation Bereiche höheren und niedrigeren Widerstandes in unkontrollierter Weise abwechseln, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so viel an leitender Substanz zugegeben, daß der Körper vor dem Oxydieren noch gar kein spannungsabhängiges Verhalten zeigt. Durch die Intensität des Brennens kann dann ein definierter Widerstandswert eingestellt werden, wobei das Innere des Körpers am längsten den kleinsten Widerstand behält und dort im Betrieb dann auch die kleinste Wärmemenge frei wird.
Gemäß einer besonderen Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Widerstandsrohling vor dem Sintervorgang aus folgenden Anteilen zusammengesetzt 67 bis 69 °/o SiC von 0,1 mm mittlerem Durchmesser als Halbleiter, 25,4 bis 23,3 °/o Keramikmaterial, 7,6 bis 7,70/, Graphit als leitendes Material. Verfahrensbeispiel Aus einem Materialgemisch mit den vorangehend erwähnten prozentualen Stoffgehalten wird ein Rohling in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 1 mm gepreßt. Der Rohling wird bei 1250 ± 5° C in einer Wasserstoffatmosphäre 1 Stunde lang belassen und dann in einer oxydierenden Atmosphäre bei einer Gaszufuhr von 101/min sowie einer Temperatur von 500 bis 900°C behandelt. Die Widerstände zeigten eine wesentlich höhere spezifische Belastbarkeit als bekannte Widerstände.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von nichtlinearen SiC-Halbleiterwiderständen mit in eine keramische Masse eingebetteten SiC-Teilchen und Teilchen aus leitendem Material durch Zusammensintern der Komponenten in einer inerten Atmosphäre nebst nachfolgender Teiloxydation bzw. Teilverbrennung der Teilchen aus leitendem Material in einem oxydierenden Gas zur Einstellung des gewünschten Widerstandswertes, wobei die Dichte der Teilchen aus leitendem Material von der dem oxydierenden Gas ausgesetzten Oberfläche des Widerstandsrohlings ausgehend nach innen hin zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsgemisch leitende Teilchen in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß der spezifische Widerstand des verfestigten Körpers vor der Oxydation gleich dem der leitenden Teilchen ist und der spannungsabhängige Widerstandswert ausschließlich durch Oxydieren der leitenden Teilchen eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung des Rohlings vor dem Sintervorgang aus 67 bis 69 °/o SiC von 0,1 mm mittlerem Durchmesser als Halbleiter, 25,4 bis 23,30/, Keramikmaterial, 7,6 bis 7,70/, Graphit als leitendes Material. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1763 268.