DE2700946C2

DE2700946C2 - Abgleichbarer Schichtwiderstand mit möglichst geringer Induktivität

Info

Publication number: DE2700946C2
Application number: DE19772700946
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl.-Phys. 8671 Schönwald Breitfelder; Helmut Ing.(Grad.) 8670 Hof Waelzel
Original assignee: Draloric Electronic 8672 Selb GmbH; Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1977-01-12
Filing date: 1977-01-12
Publication date: 1984-09-20
Also published as: DE2700946A1

Description

a) daß die Widerstandsbahn (1) zwei oder mehrere Mäanderlinien (12a, 126J aufweist,

b) daß die Mäanderlinien (12a, 12b) nebeneinander liegen und um 180 Winkelgrad gegeneinander phasenverschoben sind,

c) daß jeder zweite Mäanderwendepunkt (tlaj einer Mäanderlinie (12a) mit je einem zweiten Mäanderwendepunkt {lib) der benachbarten Mäanderlinie (12i>^ verbunden ist und

d) daß der Abgleich durch Unterbrechung der Widerstandsbahn (1) in der Nähe der freien Mäanderwendepunkte (13a, 13b) entlang einer geraden Abgleichlinie (14) geschieht.

25

2. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Amplitude mindestens einer Mäanderlinie (12b) alternierend ändert und die Abgleichlinie (14) in der Nähe der freien Mäanderwendepunkte(13i>)der größeren Amplitude verläuft und dort die Mäanderlinie (126,) mit der größeren Amplitude unterbrochen werden kann.

3. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Mäanderlinie (12a,) im Bereich der freien Mäanderwendepunkte (13a,) mehrere unterschiedliche aber konstante Amplituden besitzt und die Abgleichlinien (14) im Bereich zwischen diesen Amplituden verlaufen.

4. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Mäanderlinie (12a^zwei Amplituden besitzt.

5. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Mäanderlinie (12a,) im Bereich der freien Mäanderwendepunkte (13a,) zwei Amplituden besitzt, von denen eine konstant und die andere nicht konstant ist.

6. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (11a, üb) der benachbarten Mäanderlinien (12a, 12b) auf einer Geraden (4) liegen.

7. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende der Widerstandsbahn (1) über eine Vielzahl an sich bekannter nebeneinander liegender Abgriffbahnen (5) mit der Kontaktfläche 3 verbunden ist, die entlang einer geraden Abgleichli- t>o nie (6) unterbrochen werden können.

8. Abgleichbarcr Schichtwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahnen (1) auf einem ebenen Trägerkörper(2) lest haftet. b^rt

9. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß tue Widerslandsbahn (1) auf einem zylindrischen

Trägerkörper (2) fest haftet.

10. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Mäanderwendepunkte (13a, 13h) voneinander einen Abstand (7) haben.

11. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die freien Mäanderwendepunkte (13a, 13£>,) berühren.

12. Abgleichbarer Schichtwiderstand nach einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kontaktflächen (3) Anschlußelemente (8) befestigt sind und den Widerstand eine Umhüllung (10) dicht umgibt, aus der nur Teile der Anschlußelemente (8) in Draht- oder Bandform (9) herausragen.

Die Erfindung betrifft einen abgleichbaren Schichtwiderstand mit möglichst geringer Induktivität, wobei auf einem Trägerkörper eine im wesentlichen mäanderförniig gestaltete Widerstandsbahn vorhanden ist, die an Kontaktflächen angrenzt und welche vorzugsweise mittels Siebdruckes hergestellt wird.

Ein derartiger Schichtwiderstand ist beispielsweise aus der DE-AS 23 27 750 bekannt. Dort ist der Abgleich des Widers; andswertes nur in Umfangsrichtung des zylinderischen Trägerkörpers möglich, wobei der Widerstand relativ zur Abgleichvorrichtung gedreht werden muß. Außerdem werden bei einem derart abgeglichenen Widerstand die Stromlinien am Ende der Abgleichlinie zusammengedrängt, was zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung an dieser Stelle und zum Ausfall des Widerstandes führen kann. Andererseits bildet der Abgleichsack zwischen benachbarten Mäanderlinien im unabgeglichenen Zustand eine unterbelastete Stelle, derart, daß die elektrische Leistung auf die übrigen Mäanderlinien verstärkt verteilt werden muß. Desweiteren liegt bei dem an sich bekannten Einfachmäander zwischen zwei benachbarten Mäanderwendepunkten die volle Wendelspannung, wodurch auch die Impulsfestigkeit derartiger, in einem Widerstandssack abgeglichener Schichtwiderstände zu wünschen übrig läßt. Außerdem besitzt diese Mäanderwiderstandsbahn, wie sie beispielsweise auch aus der US-PS 23 60 263 bekannt ist, eine hohe Kapazität.

Aus der FR-PS 12 09 074 ist ein elektrischer Widerstand mit einer die Form einer Kreuzwicklung besitzenden Widerstandsbahn bekannt. Diese Form der Widerslandsbahn hat zwar gute Hochfrequenzeigenschaften, sie ist jedoch in der bekannten Form nur schwer herzustellen.

Aus der DE-AS 16 15 086 ist ein abgleichbarer gedruckter Widerstand bekannt, bei dem durch Auftrennen von verschieden gestuften Nebenschlußzweigen der Betrag des Widerstandes schrittweise vergrößerbar ist. Bei diesem bekannten Widerstand handelt es sich um nach einer geometrischen Reihe abgestufte Einzelwiderstände, die in Reihe geschaltet sind und bei denen die Einzelwiderstände durch gleich große Nebenschlußzweige überbrückt sind und nicht um eine induktionsarme Mäanderwiderstandsbahn. Außerdem wird bei dieser bekannten Ausführungsform eines Schichtwider-Standes der Widerstandswert durch Auftrennen ganz bestimmter Nebenschlußzweige eingestellt und nicht durch Auftrennen benachbarter Nebenschlußzweige.

F.in abgleichbares elektrisches Widerstandsnetzwerk

27 OO

oder ein abgleichbarer elektrischer Widerstand der aus auf einem keramischen Trägerkörper, dessen Rand mi! Ausnehmungen versehen ist, aufgebrachten Dickschicht- oder Dünnschicht-Widerständen aufgebaut ist. die in Serie und/oder parallelgeschaltet sind, wobei jeder Widerstand mit mindestens einem Ende an die Basis einer Ausnehmung des Trägerkörpers herausgeführt ist. ist aus der DE-AS 24 17 466 bekannt Bei diesem bekannten elektrischen Bauelement ist der Rand des Trägerkörpers verzahnt, weist die Basis eines jeden Zahnes eine Kerbe auf und ist jeder Widerstand einem Zahn zugeordnet Auch bei dieser Ausführungsform eines elektrischen Widerstandes wird der Widerstandswert durch Auftrennen bestimmter Nebenschlußzweige eingestellt Bei diesem bekannten abgleichbaren elektrisehen Widerstand berühren sich benachbarte Mäanderlinien nicht, wenn auf dem Trägerkörper mehr als eine rr.äanderförmige Widerstandsbahn vorhanden ist.

Aus der US-PS 29 53 764 ist ein Schichtwiderstand bekannt, bei dem die Widerstandsbahn aus einfachen Mäanderwiderstandsbahnen und aus Mäanderwiderstandsbahnen die ineinander verschachtelt und untereinander parallel geschaltet sind, aufgebaut ist. Dort kann die Widerstandsbahn in parallel geschalteten Teilen zum Zwecke des Abgleiches des Widerstandswertes unterbrochen werden. Da die Konfiguration der Widerstandsbahn jedoch unübersichtlich ist, muß auf die Abgleichstellen besonderes Augenmerk verwendet werden, da eine Unterbrechung der auch vorhandenen einfachen Mäanderwiderstandsbahn zu einem Totalausfall des Widerstandes führen würde, bzw. müssen die Abgleichstellen über die Breite des normalen Widerstandsfeldes hinausragen, damit nur außerhalb des Bereiches der einfachen Mäanderwiderstandsbahn abgeglichen wird.

Aus der FR-PS 12 41 546 ist ein elektrischer Widerstand bekannt, bei dem die Widerstandsbahn mäanderförmig aufgebaut ist und eine Mäanderwindung durch Stege überbrückt ist, welche im Abgleichfall unterbrochen werden.

Aus der GB-PS 6 33 418 ist ein elektrischer Widerstand bekannt, bei dem auf einem zylindrischen Trägerkörper eine Widerstandsschicht von zwei gegenüberliegenden Metallschichten bedeckt ist, die mit Elektrodenfingern ineinandergreifen und so eine Einfachmäander-Widerstandsbahn bei sehr niedrigem Widerslandswert ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zurgunde. einen abgleichbaren Schichtwiderstand der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Abgleich in einer geraden Linie, insbesondere bei zylindrischen Widerständen in Richtung der Längsachse des Widerstandes in einfacher und übersichtlicher Weise grob und fein duichgeführl werden kann, bei dem sich eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf dem Widerstand bei Belastung ergibt, bei dem im abgeglichenen Zustand keine Stromdichtespitzen auftreten und der sehr gute Hochfrequenzeigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des kennzeichnenden Teiles des bo Anspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich der Abgleich entlang einer Manteilinie bei zylindrischen Schichtwiderständen t,^r> leichter durchführen läßt als entlang einer Umfangslinie, bzw. entlang einer Wendellinie, da der Trägerkörper nicht gedreht zu werden braucht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß zwischen zwei benachbarten Mäanderlinien nur ein halb so hohes Spannungspotential gegeben ist. wie bei der bekannten Einfachmäander-Widerstandsbahn. Da zwischen einander gegenüberligenden freien Mäanderwendepunkten kein Potentialunterschied besteht, ist insbesondere bei zylindrischen Widerständen von besonderem Vorteil, daß nicht unbedingt ein genau definierter freier Spalt zwischen den freien Mäanderwendepunkten vorhanden sein muß. sondern daß die Zylindermantelfläche auch voll ausgenutzt werden kann, ohne daß elektrolytische Zerstörungserscheinungen zu beobachten wären. Dadurch wird aber die Dauerstandsfestigkeit derartiger Widerstände in vorteilhafter Weise erhöht. Ein weiterer Vorteil liegt bei der erfindungsgemäßen Doppel- oder Mehrfachmäander in den verbesserten Hochfrequenzeigenschaften infolge der der bekannten Kreuzwicklung ähnlichen Form der Widerstandsbahn mit ihrer geringeren Eigenkapazität und in der erhöhten Impulsbelastbarkeit, welche daraus resultiert, daß beim Abgleich stets zwei nebeneinanderliegende Mäanderlinien durchtrennt werden, wodurch an jeder Trennstelle nur die halbe Windungsspannung zu liegen kommt. Im Vergleich zum bekannten Schichtwiderstand mit einem Abgleichsack liegt ein weiterer Vorteil darin, daß im abgeglichenen Zustand keine Stromspitzen und verbundene, unzulässige Temperaturerhöhungen auftreten. Insbesondere führen beim erfindungsgemäßen Schichtwiderstand die Abgleichmöglichkeiten in keinem Fall zu einem Totalausfall des Widerstandes, was bei bekannten Einfachmäander-Widerständen sofort dann passiert, wenn auch nur eine einzige Mäanderlinie unterbrochen wird. Dies gilt nicht nur für den Fall des Abglciches des Widerstandes, sondern auch für den Fall der auftreten könnenden Überlastung des Widerstandes, welche zu einem Durchbrennen einer Mäanderlinie führen kann. Von besonderem Vorteil ist neben dem einfachen und sehr übersichtlichen Aufbau der Struktur der Widerstandsbahn auch die Möglichkeit, einen Grob- mit einem Feinabgleich kombinieren zu können, wobei insbesondere durch eine alternierende Amplitude einer Mäanderwiderstandsbahn und Abgleich an der Bahn größerer Amplitude eine gleichmäßige Warnieverteilung am belasteten Widerstand gewährleistet bliebt, was ebenfalls zur Erhöhung der Dauerstandsfestigkeit beiträgt.

Ausführungsbcispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, wobei zur besseren Verdeutlichung der Erfindung zum Vergleich nuch ein Widerstand nach dem Stand der Technik gezeichnet ist. Es zeigt

Fig. 1 einen bekannten Widerstand mit einer Einfachmäandcr-Widerstandsbahn und einem Abgleichsack,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Widersland mit Doppclmäander-Widerstandsbahn konstanter Amplituden,

F i g. 3 einen Widerstand mit Doppelmäander-Widerstandsbahn mit konstanter und mit einer alternierenden Amplitude,

Fi g. 4 einen Widerstand mit Doppelmäander-Widerstandsbahn mit mehreren verschiedenen aber konstanten Amplituden,

F i g. 5 einen Widerstand mit Doppelmäandcr-Widersiandsbahn, von denen eine Mäander eine konstante und eine linear abnehmende Amplitude besitzt,

F i g. 6 einen Widerstand mit Doppelmäander-Widerstandsbahn mit linear zu- bzw. abnehmenden Amplituden.

27 OO

Fig. 7 einen Widerstand mit Dreifachmäander-Widerstandsbahn,

F i g. 8 einen Widerstand in räumlicher Darstellung und

Γ i g. 9 einen vergrößerien Ausschnitt aus F i g. 2.

Alle in den F i g. I bis 7 eben dargestellten Widerstände können auf ebenen Trägerkörpern oder in die Ebene abgerollte, auf zylindrischen Trägerkörpern befindlich, gedacht werden.

F i g. 1 zeigt eine mäanderförmige Widerstandsbahn 1 κι auf einem Trägerkörper 2, deren Enden in Kontaktflächen 3 münden. Zwischen zwei Mäanderlinicn 12 ist ein Abgleichsack 15 aus dem Widerstandsmaterial vorhanden, in weichem zum Abgleich des Widerstands-vertes entlang einer Abgleichlinie 14 Widerstandsmaterial bei- r> snielsweise mittels .Sandstrahles oder mittels Laserstrahles abgetragen wird, wodurch sich der Widerstandswert vergrößert. Dieser bekannte Schichtwiderstand nach dem Stande der Technik besitzt eine Wendelspannung U„. die von einem Mäanderwendepunkt 13 zum gegenüberliegenden linear zunimmt. Dauerstandsversuche an derartigen Widerständen über 3000 Stunden bei Nennlast und bei Raumtemperatur haben eine Materialwanderung 17 zwischen den offenen Mäanderteilen gezeigt, die aus dieser Verteilung der Wendel- 2"> spannung erklärt werden kann und welche die Dauerstandsfesiigkeit negativ beeinflußt. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Widerstandsbauform liegt darin, daß die Wendelspannung U_n voll auch an der schmalen Abgleichlinie 14 anliegt, wodurch die Impulsbelastbar- jo keit reduziert wird, und in der Stromdichteüberhöhung im schraffiert dargestellten Bereich 16 an der Spitze der Abgleichlinie 14.

Alle diese Nachteile treten bei Widerständen, wie sie in den Fig. 2 bis 8 dargestellt sind, nicht auf. In diesen Figuren sind Trägerkörper 2 mit zwischen zwei Kontaktflächen 3 befindlicher Widerstandsbahn 1 in Mehrfachmäanderform 12,·ί und 126 dargestellt, wobei sich die Wendepunkte 11a und 116 benachbarter Widerstandsbahnen 1 berühren. Entlang einer Abgleichlinie 14 in der Nähe der freien Wendepunkte 136 einer Mäander-Widerstandsbahn 120 werden einzelne Mäanderwindungen unterbrochen und dadurch der Widerstandswert erhöht. Ein zusätzlicher Feinabgleich ist durch Auftrennen einzelner Abgriffbahnen 5 entlang einer 4"> Abgleichlinie 6 in der Nähe einer Kontaktflächc 3 möglich.

F i g. 8 zeigt einen Schichtwiderstand, bei dem die Widerstandsbahn 1 in Form einer Doppclmäander 12a. 126 auf einem zylindrischen Trägerkörper 2 aufgebracht ist. w wobei die Form der Doppelmäander-Widerstandsbahn ! der in Γ i g. 3 dargestellter, entspricht. Die freier, Wendepunkte 13a. 136 der Mäanderlinien 12a, 126 besitzen voneinander einen Abstand 7, der jedoch unter dem Gesichtspunkt der anliegenden Spannung absolut unkritisch ist, da sich gegenüberliegende Wendepunkte 13a, 136 in vorteilhafter Weise auf dem gleichen Potential liegen, wenn die beiden Mäandern 12a und 126 symmetrisch sind. Auf die Kontaktflächen 3 sind Kappen 8 aufgepaßt, welche sich aus der Umhüllung 10 heraus t>o mittels Anschlußdrähten 9 fortsetzen.

F i g. 9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Widerstandsbahn 1 und insbesondere das Potential entlang einer Mäanderwendel 12 zwischen den freien Wendepunkten 13a. 136 und den Verbindungspunkten 11a b^r> und 116. Vorteilhafterweise tritt an den Unterbrechungen der Widcrstandsbahn 1 entlang der Abglcichlinic 14 je nur die halbe Wendelspannung UwI₂ auf. im Gegensatz zur vollen Wendelspannung ίΛ, bei Mäanderwidersländen mit einem Abgleichsack, wie in Fig. 1 dargestellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

27 OO Patentansprüche:

1. Abgleichbarer Schichtwiderstand mit möglichst geringer Induktivität, wobei auf einem Trägerkörper eine im wesentlichen mäanderförmige Widerstandsbahn vorhanden ist, die an Kontaktflächen angrenzt und welche vorzugsweise mittels Siebdruckes hergestellt wird, gekennzeichnet durch die Gesamtheit der folgenden Merkmale

10