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Dickschicht-Messwiderstände mit minimiertem Temperaturkoeffizienten für Präzisionssensoren zur Bestimmung der Einspeiseleistung dezentraler Energieerzeuger

Thick film resistors with minimized temperature coefficient of resistance for high precision sensors in power transmission and distribution grids of decentralized power plants
 
: Feller, Claudia; Seuthe, Thomas; Eberstein, Markus

Keramische Zeitschrift 68 (2016), Nr.4/5, S.238-244
ISSN: 0023-0561
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BMWi
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand; KF2087352LT4
Metallux low TCR R
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IKTS ()
RuO2-Dickschichtwiderstände; Dickschichttechnologie; Dickschichtpasten; Siebdruck

Abstract
Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung von langzeitstabilen Dickschichtwiderständen mit minimiertem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (TKR) für Spannungssensoren, die bei höchsten Innenwiderständen präzise Spannungsmessungen in Energieübertragungs- und Verteilungsnetzwerken zuverlässig ermöglichen. Die Präzision heutiger Systeme genügt den zukünftigen Anforderungen nicht. Für die nächste Generation der Dickschichtwiderstände für Spannungssensoren ist ein extrem kleiner TKR von 0 ± 3 ppm / K notwendig. Einen vielversprechenden Lösungsansatz für die Herstellung von robusten, intrinsisch temperaturkompensierten und kosteneffizienten Spannungssensoren bietet die Dickschichttechnologie. Dabei wird ein keramischer Funktionswerkstoff in pastöse Form überführt, bevorzugt auf keramische, isolierende Trägermaterialien mittels Siebdruck aufgebracht und anschließend gesintert. Neben der hohen Korrosionsbeständigkeit und Spannungsfestigkeit der Dickschichtwiderstände ermöglicht das Trimmen einen extrem genauen Abgleich des Nennwiderstandswertes. Es wurden Glas-RuO2-basierte Dickschichtwiderstände für Al2O3-Substrate entwickelt, welche einen niedrigen TKR aufweisen. Die Änderungen des Flächenwiderstandes und des TKR der gesinterten Schichtwiderstände sind in Abhängigkeit von der Pulverqualität des als leitfähige Phase verwendeten Oxids RuO2 sowie der Zusammensetzung des eingesetzten Glases untersucht worden. Des Weiteren wurde die Wirkung des Zusatzes von Additiven als TKR-Modifier geprüft.

 

The aim of the research project is the development of long-term stable thick film resistors with minimal temperature coefficient of resistance (TCR) for voltage sensors that provide precise voltage measurements in power transmission and distribution networks at the highest internal resistances possible. The precision of today's systems does not meet the future requirements. For the next generation of thick film resistors for voltage sensors, an extremely small TCR of 0+/-3 ppm/K is necessary. A promising approach for the production of robust, intrinsically temperature compensated and cost-effective power sensors is provided by thick film technology. In case, a ceramic insulating substrates by screen printing and then sintered. In addition to high corrosion resistance and dielectric strength of the thick film resistance value. Glass-RuO2-based thick film resistors were developed for Al2O3 substrates, which have a low TCR. The changes of the surface resistance and the TCR of the sintered resistors have been investigated as a function of the quality of the oxide powder used as the conductive phase (RuO2) and the composition of the glass used. Furthermore, the effect of the addition of additives as TCR modifiers was investigated.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-415086.html