专利名称：变容二极管和用于制造变容二极管的方法
技术领域：
本发明提出ー种根据权利要求I的变容ニ极管。
背景技术：
变容ニ极管的普遍问题为，实现在介电性方面的良好的连续调谐性。变容ニ极管为可电压调节的电容器，其中电容取决于施加在其上的电压，或者能够通过所施加的电压的变化而改变。变容ニ极管例如用于高频电路，其中进行电调谐，例如在滤波器或者移相器中。变容ニ极管能够用作频率滤波器，例如用于能够电调谐的无线电频率或者广播频率。半导体ニ极管-变容ニ极管仅仅具有低的品质因数、低的负载能力和受限制的电容范围。相反地，铁电变容ニ极管具有高的品质因数、高的负载能力并同时具有高的电容范围，在所述铁电变容ニ极管中，例如通过借助于改变偏压使铁电材料的介电常数发生变化来调谐电容。
发明内容
本发明的实施形式的目的在于，提供ー种变容ニ极管，其中能够以不同的方式改变电容器区域的电容。该目的通过根据权利要求I的变容ニ极管来实现。变容ニ极管的其他的实施形式和用于制造所述变容ニ极管的方法是从属权利要求的主題。本发明的实施形式涉及ー种变容ニ极管，其包括下述组成部分-第一PTC (正温度系数)区域，其包括具有在电阻方面正温度系数的陶瓷材料；和-电容器区域，包括—第一电极—第二电极，--第一介电层,其设置在第一电极和第二电极之间，其中第一 PTC区域和电容器区域导热地彼此连接，并且电容器区域的电容能够通过将电压施加到-第一PTC区域上，-电容器区域上，-第一PTC区域和电容器区域上，来改变。在这种根据本发明的变容ニ极管中可能的是，以不同的方式和方法改变电容器 区域的电容。在这种情况下，也如在传统的变容ニ极管中，能够将偏压施加到电容器区域上。在本发明的实施形式中还可能的是，还通过将偏压施加到PTC区域上来改变电容器区域的电容。此外存在还通过将分别彼此无关的电压同时施加在PTC区域和电容器区域上来改变电容器的电容的可能性。那么因此得到三种改变电容器区域的电容的可能性。通过将偏压施加到PTC区域上能够控制所述区域的温度。通过PTC区域导热地与电容器区域连接进而还导热地与第一介电层连接，将在PTC区域中通过偏压所产生的热传输到第一介电层中。通过第一介电层的温度改变例如能够改变第一介电层的介电常数，这致使电容器区域的电容改变。在本发明的实施形式中，能够通过施加电压将PTC区域调节到下述温度，在所述温度中第一介电层具有在介电性方面最大的连续调谐性。在这种情况下，在例如OV的最小偏压(ε Uniin)和最大偏压(ε Uniax)之间的介电常数ε的差可理解为连续调谐性η。能够通过施加偏压越强地影响第一介电层的介电常数ε，在介电性方面的连续调谐性η就越大。在这种情况下，值得追求的是，实现尽可能大的连续 调谐性。由于在根据本发明的变容ニ极管中存在两种改变电容器区域的电容的单独的可能性，因此能够在极其宽的范围上连续调谐变容ニ极管，其中这两种可能性能够组合成第三种可能性。在本发明的另ー实施形式中，能够通过施加电压将第一 PTC区域调节到下述温度，在所述温度中能调节电容器区域的介电损失。除了最大的连续调谐性之外的另一目的为，还能够调节电容器区域的介电损失
S。在这种情况下，应该将介电损失δ调节到尽可能低的数值。在本发明的又ー实施形式中，通过施加电压将第一 PTC区域调节到下述温度，在所述温度中变容ニ极管具有尽可能高的品质因数。品质因数K，还称作Q因数，是用于例如振荡电路的振荡系统的特定的特性的计量单位。此外，品质因数描述连续调谐性与介电损失的关系κ=(1-η)2/[(η · tan δ (Umax) · tan δ (Umin)]，其中 n 通过 η= ε Umin/ ε Umax 给出。在本发明的又ー实施形式中，第一 PTC区域设置在第一电极上。结合本发明，“设置在…上”可理解为在两个层/区域之间仍然还能够存在其他的层/区域。在这种情况下，在第一PTC区域中通过施加偏压所产生的热能够经由第一电极传输到第一介电层上，其中所述第一电极例如由具有非常大的热传导能力的金属制成。为此，第一电极例如能够包括金属。在本发明的一个实施形式中，由陶瓷材料制成的第一 PTC区域具有在电阻方面的正温度系数，即整个第一 PTC区域由陶瓷材料制成。在本发明的又ー实施形式中，第一 PTC区域具有掺杂物。掺杂物例如能够为Pb、Ca、Sn、Zr、Sr、Bi、Hf或者这些离子的组合。通过用所述元素掺杂PTC区域能够改变能够通过施加偏压达到的温度范围。因此，温度范围例如能够通过掺杂来提高，由此能够产生更多的热，所述热能够传输到电容器区域上或者第一介电层上。掺杂物例如能够为Si、Al、B、Cu、Zn或者这些元素的组合。通过用所述元素进行掺杂例如能够影响如收缩特性或者热膨胀系数的烧结特性。在这种情况下有利的是，使第一 PTC区域的烧结特性与电容器区域的烧结特性相一致。此外，第一 PTC区域也能够用过渡金属/过渡金属氧化物或者稀土金属/稀土金属氧化物和其组合来掺杂。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管附加地包括第一中间层，所述第一中间层设置在第一 PTC区域和第一电极之间并且对于掺杂物而言是尽可能不可穿透的。
优选地，第一中间层对于掺杂物而言是完全不可穿透的。由于中间层对于第一PTC区域的掺杂物而言是尽可能地或者完全不可穿透的，因此通过第一中间层确保在烧结过程期间以及在变容ニ极管工作期间没有掺杂物能够从第一PTC区域到达电容器区域中。因此，电容器区域的功能性不由于第一PTC区域的掺杂物而受到干扰。在这种情况下，第一中间层例如能够包括2A族的元素。这些元素可例如作为氧化物而存在。第一中间层可以用过渡金属掺杂。过渡金属同样能够作为氧化物存在。2A族的元素和过渡金属优选构成具有受主性质的化合物。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管附加地包括第二介电层，所述第二介电层设置在第一中间层和第一电极之间。通过第二介电层实现在电容器区域和第一中间层之间的更大的空间隔离。此外，由此能够确保PTC区域和中间层没有对电容器区域施加干扰性的影响。优选地，第二介电层具有良好的热传导能力。对于第二介电层例如能够使用与第一介电层相同的材料。优选 地，第二介电层具有与第一介电层类似的烧结特性。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管附加地包括第二 PTC区域，所述第二 PTC区域与电容器区域导热地连接。之前以及在下面对于第一 PTC区域例如在材料方面或者还在空间布局方面所说明的优点相应类似地还适用于第二 PTC区域。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管附加地包括第二中间层，所述第二中间层设置在第二 PTC区域和第二电极之间。所述第二中间层相应地对于第二 PTC区域的掺杂物而言是尽可能不可穿透的。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管附加地包括第三介电层，所述第三介电层设置在第二中间层和第二电极之间。相应地，如结合第二介电层描述的有利的扩展方案适用于第三介电层。在本发明的又ー实施形式中，第一 PTC区域、第二 PTC区域和电容器区域构成层叠，并且第一 PTC区域和第二 PTC区域设置在电容器区域的两个对置的侧上。层叠有利地包括彼此重叠置放的陶瓷薄膜，其中最上面和最下面的薄膜为第一和第二电容器区域的组成部分。由此可行的是，由两个对置的侧为电容器区域供热。因此，能够更加均匀地加热电容器区域。在本发明的又ー实施形式中，第一 PTC区域具有电接触部。在这种情况下，电接触部不理解为电容器区域的第一电极。经由电接触部，例如经由外部的电极，能够将电压施加到第一 PTC区域上，而不将电压施加到电容器区域上。由此，第一 PTC区域能够与电容器区域无关地被供给电压。在又ー实施形式中，第二 PTC区域具有电接触部。之前结合第一 PTC区域和其接触部阐述的相应内容适用于所述电接触部，其中但是所述接触部能够与第一 PTC区域的接触部分开地构成。在又ー实施形式中，第一介电层除第一和第二电极之外具有附加的电接触部。在这种情况下，例如能够涉及外部的电极。经由所述外部的电极能够将电压施加到第一介电层上，所述电压与电容器区域的工作电压无关。通过经由所述电接触部施加电压例如能够连续调谐第一介电层的介电性。在本发明的又ー实施形式中，第一 PTC 区域包括BahSrxIVyZryO3，其中适用0〈x〈l≤ yくI。根据前述实施形式，第一 PTC区域附加地能够具有掺杂物。在又ー实施形式中，第二 PTC区域包括Ba^xSrxIVyZryO3，其中适用0〈χ〈1 ；O≤yくI。之前对于第一 PTC区域所阐述的相应内容适用于所述第二 PTC区域。在又ー实施形式中，第一电介电层包括BahSrxTihyZryO3,其中适用0〈χ〈1 ；
O≤ yくI。钛酸钡或者其相应的掺杂的变体能够为铁电物质。即使在没有外部的所施加的电场的情况下也具有极化的ー类材料称为铁电物质。在特征温度、即居里温度(Curie-Temperatur)之上,铁电性的特征消失。这种过渡称为相过渡。极化在所述温度之上消失，那么这种物质称为顺电体。在铁电状态下，正电荷和负电荷的中央，例如阳离子和阴离子，相对彼此移动。在钛酸钡的情况下，例如Ti4+相对于氧离子02_移动。在120° C之上，钛酸钡的铁电性消失并且所述钛酸钡表现为如顺电的电介质。在钛酸锶钡(BST)的情况下，在居里温度Tc的范围内发生从四边形的、铁电相到立方体的、顺电相的相过渡。在这种情况下，准确的居里温度Tc与钛酸锶钡的精确的成分，即惨杂相关。在本发明的又ー实施形式中，第一介电层包括下述离子之一或者其组合Pb、Ca、Sn、Zr、Sr、Bi、Hf。通过第一介电层的掺杂，能够移动发生相过渡地居里温度T。。由此，居里温度Tc能够移动到在第一介电层中通过来自PTC区域的热输送实现的温度范围内。因此，通过将偏压施加到PTC区域上和由此获得的、传递到第一带电层上的热能够在所述第一带电层中引起相转变。例如第一介电层的介电常数ε的铁电的或者顺电的特性能够经由相转变来改变。在本发明的另ー实施形式中，第一介电层包括下述掺杂物之一或者其组合Ni、Al、Mg、Fe、Cr、Mn。通过用所述掺杂物来掺杂第一介电层能够降低电容器区域的介电损失。在本发明的又ー实施形式中，第一介电层包括下述掺杂物之一或者其组合Si、Al、B、Cu、Zn。通过用第一掺杂物掺杂第一介电层能够影响第一介电层的烧结特性，例如收缩特性或者热膨胀系数。优选地，变容ニ极管的全部介电层具有类似的烧结特性。第一介电层还能够由不同的陶瓷相的混合物制成，即例如由钙钛矿相和具有更低介电常数的另一介电陶瓷，例如锆酸盐、硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、锡酸盐、铌酸盐、钽酸盐或者稀土金属氧化物制成。此外，第一介电层能够包括IA族和2Α族的元素。第一介电层还能够包括下述元素或者其氧化物Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W。第一介电层能够包括稀土金属元素或者氧化物，例如Sc、Y、La、Ce、Pr和Nd以及其混合物。结合第一介电层在烧结特性方面的阐述也以类似的方式适合于变容ニ极管的其他的介电层。
在又ー实施形式中，第二和/或第三介电层包括BahSrxTihZryO3，其中适用0〈x〈l ；0 ^ yくI。结合第一介电层在掺杂方面的阐述也以类似的方式适合于第二或者第三介电层。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管具有关于第一介电层的対称的结构。这尤其意味着，紧随第一电极的全部层以相应的顺序也紧随于第二电极。优选地，相对应的层分别具有相应的相同的厚度，以及相同的外部尺寸。优选地，相应的层分别具有相同的成分。因此，相对于穿过第一介电层延伸的对称平面能够将位于第一介电层的ー侧上的全部层也转移到对置的另ー侧上。关于第一侧所讨论的优点相应地也适用于对置的另ー侧。、
通过变容ニ极管的対称的结构能够确保，将第一介电层从两侧相同地，即以相同的厚度并以在所靠置的面之上的相同的热分布来加热。因此，避免了在第一介电层中从ー个电极至另ー个电极的温度梯度，并且因此，通过加热第一介电层而出现的连续调谐作用还对称地在所述第一介电层中出现。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管构成为表面贴装器件(SMD)。在本发明的又ー实施形式中，变容ニ极管相对于环境热绝缘。这例如能够借助于具有低的热传导能力的材料来实现。变容ニ极管例如能够用所述材料包覆。由此确保，通过施加偏压而在第一 PTC区域中产生的热主要传送至电容器区域上，并且仅将ー小部分传送至环境。在一个实施形式中，设置在第一电极和第二电极之间的第一介电层的层厚度为14. 5 μ m0在一个实施形式中，第一电极和第二电极分别由Pd制成。除变容ニ极管之外，还要求保护ー种用于制造该变容ニ极管的方法。在用于制造之前所描述的变容ニ极管的方法的变形形式中，所述方法包括下述方法步骤A)构成至少包括下述层的层叠-第一PTC 区域，-第一电极，-第一介电层，-第二电极，B)烧结来自A)的层叠，使得构成变容ニ极管，其中能够通过将偏压施加到第一PTC区域上、电容器区域上或者第一 PTC区域和电容器区域上来改变电容器区域的电容。通过所述方法例如能够制造如之前所描述的变容ニ极管。如之前结合变容ニ极管所阐明的那些材料能够用于相应的层/区域。在所述方法的另ー变形形式中，在方法步骤A)中产生包括掺杂物的第一 PTC区域，并且构成第一中间层，所述第一中间层设置在第一 PTC区域和第一电极之间，并且对于掺杂物而言是尽可能不可穿透的。优选地，第一中间层对于离子而言是完全不可穿透的。通过在方法步骤A)中构成这样的中间层能够在下面的方法步骤B)中、即在烧结中、如也在变容ニ极管工作中，阻止掺杂物例如从第一 PTC区域到第一介电层中的迁移。由此避免，例如掺杂物到达电容器区域中并且在那里影响电容器区域的功能性。除已经阐述的层之外，在方法步骤A)中的层叠能够附加地包括每个之前结合变容ニ极管所描述的另外的层。
能够将例如玻璃相的烧结辅助剂添加给陶瓷层以用于降低烧结温度。由此，能够构成复杂的陶瓷系统，所述陶瓷系统已经能够在低的温度下烧结，并且还共同地与例如低熔电极共同烧结。这样的陶瓷系统还称作LTCC (低温共烧陶瓷)。在所述方法的一种变形形式中，烧结温度位于800° C至1600° C范围内。在所述方法的另ー变形形式中，在附加的方法步骤中将电接触部安置到第一 PTC区域上。在所述方法的又ー变形形式中，在方法步骤A)中，层叠附加地包括第二 PTC区域。在所述方法的又ー变形形式中，在附加的方法步骤中，将电接触部安置到第二 PTC区域上。电接触部的安置例如能够借助于溅镀或者丝网印刷或者其他的沉积技术来进行。例如Pd能够用于第一电极和第二电极。在制造方法的又ー变形形式中，在层/区域接合成层叠之前，烧结各个层/区域。接合例如能够借助于粘合剂进行。粘合剂例如可包括环氧化物。
下面，应该根据附图和实施例详细阐明本发明的变形形式。图I示出根据本发明的变容ニ极管的第一实施形式的示意横截面。图2示出根据本发明的变容ニ极管的实施形式的示意横截面，所述实施形式具有关于第一介电层对称的结构。图3示出根据本发明的变容ニ极管的实施形式的示意横截面，所述实施形式在两个PTC区域上分別具有电接触部。图4根据本发明的变容ニ极管的实施形式的示意横截面，所述实施形式在第一介电层上具有附加的电接触部。图5示出介电常数ε和介电损失tanS与施加在PTC区域上的偏压之间的关系的变化曲线。图6示出针对在第一介电层上的偏压绘制的电容和介电常数ε与施加在PTC区域上的不同的偏压之间的关系的变化曲线。图7示出针对在第一介电层上的偏压绘制的用于在PTC区域上的不同的偏压的连续调谐性。图8示出针对在PTC区域上的偏压绘制的品质因数K。图9示出针对在第一介电层上的偏压绘制的用于在PTC区域上的不同的偏压的品质因数K。图10针对不同的温度示出针对偏压绘制的连续调谐性。
具体实施例方式图I示出根据本发明的变容ニ极管的实施例的示意横截面。所述变容ニ极管包括电容器区域3，所述电容器区域包括第一介电层1，在所述第一介电层的上侧上设置有第一电极2,并且在所述第一介电层的下侧上设置有第二电极2’。在第一电极2上设置第一 PTC区域4。通过将偏压施加到第一 PTC区域4上而在所述第一 PTC区域中产生热，所述热经由第一电极2传递至第一介电层I。通过将热输送到第一介电层I中，能够改变电容器区域3的电容。图2示出变容ニ极管的另ー实施例的示意横截面，所述变容ニ极管具有关于第一介电层I的对称结构。在这种情况下，变容ニ极管包括下述层/区域第二 PTC区域9、第ニ中间层8、第三介电层7、第二电极2’、第一介电层I、第一电极2、第二介电层5、第一中间层6和第一 PTC区域4。在这种情况下,第一介电层I、第一电极2和第二电极2’构成电容器区域3。现在，分别将偏压施加到第一 PTC区域4和第二 PTC区域9上，由此从所述两个PTC区域中分别朝着第一介电层I的方向输出热。第一中间层6或者第二中间层8分别阻止掺杂物从邻接的PTC区域朝着第二介电层5的方向或者朝着第三介电层7的方向迁移出来。由此确保，没有掺杂物到达电容器区域3中并且降低电容器区域3的功能性。通过变容ニ极管的关于第一介电层I的対称的结构确保，第一介电层I既能够从上侧也能够从下侧以相同的量加热。现在,下面将详细描述第一具体实施例。所述实施例具有如在图2中示意地示出的结构。在这种情况下，第一 PTC区域4和第二 PTC区域9分别通过由Baa75Sra25TiO3(BST)构成的25个层形成。在这种情况下，BST掺杂有原子百分比为O. 3%的Nb和原子百分比为O. 05%的Mn。第一中间层6和第二中间层8分别由MgO层形成，所述MgO层掺杂有重量百分比为1%的TiO2,由此存在钛酸镁(MT)。第二介电层5以及第三介电层7分别由23层Baa75Sra25TiO3形成。电容器区域3包括两层Baa75Sra25Ti03，其中，第一层的上侧或者第二层的下侧设有Pd电极，所述Pd电极构成第一电极2或者第二电极2’。在这种情况下，BST的未掺杂的层具有20 μ m的层厚度，掺杂的BST层具有35 μ m的层厚度。中间层分别具有200 μ m的层厚度。各个层/区域分别具有IOcmX IOcm的基本面积。所述变容ニ极管例如能够通过在1350° C下将相应的原型件(Grilnteile)烧结两小时来获得。分别由掺杂有重量百分比为1%的TiO2 (MT)的MgO制成的第一中间层和第二中间层具有多个有利的功能。一方面，中间层允许能够共同地烧结掺杂的层/区域和未掺杂的介电层。在没有中间层的对比试验中能够确定，掺杂物在烧结エ艺期间从PTC区域中迁移到介电层中。由此，介电层变得具有导电能力，这明显地损害了变容ニ极管的功能性。在所述实施例中，MT层既作为物理的扩散阻挡层还作为化学的阻挡层，因为Mg2+作为受主。Mg2+能够作为受主补偿BST的掺杂物的施主作用。由发明人已知的另ー正面作用为，在烧结エ艺期间，Mg2+离子迁移至介电层中，并且在那里同样具有受主作用。所述受主作用避免电容器区域的介电损失。作为第三正面作用，发明人已经确定，Mg2+在烧结エ艺期间的存在降低了氧空位的数量。由此，限制晶粒度生长，使得晶粒度不超过所期望的大小。没有包括Mg2+的中间层的对比测量示出，在这种情况下，晶粒度生长超过100 μ m的值，由此降低介电常数ε并且提高介电损失δ。图3示出变容ニ极管的另ー实施例的示意横截面，所述变容ニ极管相应于图2的变容ニ极管并且附加地在第一 PTC区域4和第二 PTC区域9上具有电接触部10/10’。电接触部10和10’构成为外部电极。经由电接触部10能够将电压施加到第一 PTC区域4上，经由电接触部10’将于此无关的电压施加到第二 PTC区域9上。图4示出变容ニ极管的另ー实施例的示意横截面，所述变容ニ极管相应于图2的变容ニ极管并且附加地包括电接触部11。所述电接触部设置在第一介电层I、第一电极2和第二电极2’上。在这种情况下，电接触部11与这三个层导电地连接。因此，经由电接触部11能够将电压直接地施加到第一介电层I上，并且间接地施加到第一电极2和第二电极2’上。经由电接触部11 一方面能够施加使变容ニ极管工作的电压，在这种情况下，所述电压例如能够为交流电压，也能够施加可连续调谐第一介电层I的偏压，在这种情况下，所述偏压例如能够为直流电压。
在侧面上，第一电极2和第二电极2’分别向外伸展并且因此能够经由外部面接触。在实施例中，在前侧和后侧上，第一电极2和第二电极2’通过BST材料向外电绝缘。还可行的是，在根据本发明的变容ニ极管的另ー实施形式中，不仅存在用于接触电容器区域3的电接触部11，而且还存在用于接触第一 PTC区域4或者第二 PTC区域9的单独的接触部10和10’。现在，将在下面详细描述第二具体实施例。所述实施例具有结合第一具体实施例所描述的层序列。此外，所述实施例具有在第一 PTC区域4上的包括Ni的电接触部10，以及在第二 PTC区域9上的同样包括Ni的电接触部10’。电接触部10和10’既位于变容ニ极管的前侧上还位于所述变容ニ极管的后侧上。设置在相同侧上的电接触部10和10’的彼此导电地连接，使得能够在两个电接触10和10’上将相同的偏压施加到第一 PTC区域4和第二 PTC区域9上。变容ニ极管的电阻在两个Ni电极之间测得〈300 Ω。此外，第二具体实施例具有两个电接触部11。在所述实施例中，第一电极2和第二电极2’仅在侧面上伸出至外部。因此，在所述情况下包括Ag的电接触部11既与第一介电层I也与第一电极2和第二电极2’导电地连接。两个电接触部11分别位于两个侧面之一上。经由电接触部11 一方面能够施加使变容ニ极管工作的电压，在这种情况下，所述电压例如为交流电压，也能够施加可连续调谐第一介电层I的偏压，在这种情况下，所述偏压例如为直流电压。在这种情况下，通过交流电压和直流电压的组合能够与电容器区域3的エ作电压无关地在第一介电层I上施加偏压。构成为外部电极的电接触部10和10’例如能够通过压印Ni膏来施加，接下来燃烧所述Ni膏。电接触部11同样能够通过压印金属膏并且接下来的焙烧来施加。作为第二具体实施例描述的这种实施例被考虑用于测量。借助安捷伦(Agilent)4294A精密阻抗分析仪在IkHz至500kHz的频率范围内进行测量。在50° C至51° C的温度范围内达到Baa75Sra25TiO3的最大介电性。所述温度范围在第一介电层I中通过在PTC区域4和9上施加10. 5V和8V之间的偏压来达到。在这种情况下，电流小于10mA。对于介电层I所能够达到的温度处于室温至超过200° C的范围内。借助所述第二具体实施例执行的其他测量的结果在下面的图5至10中示出。在图5中，分别针对施加在PTC区域上的偏压(U-PTC)绘制介电常数ε以及介电损失S。在附图中的两个箭头表明，两条曲线的哪ー个属于哪一条Y轴。在这种情况下，介电常数ε的曲线在大约8V的范围内具有最大值，在所述最大值之后，曲线朝向更高的电压急剧下降。介电损失tan δ在OV至6V的范围内首先稍微下降，然后在6V至9V之间的范围内急剧下降。对于大于9V的电压，曲线仅还稍微下降，或者在大约12V的数值时基本不再下降。图6示出分别针对在第一介电层上的偏压(BV)绘制的电容C及介电常数ε的曲线。分别针对在PTC区域上的不同的偏压(U-PTC)执行测量。因此，针对每个PTC区域偏压示出曲线。相应的PTC区域偏压从OV变化至20V并且在每条曲线上以伏特标示。对于每个所述PTC区域偏压，在第一介电层上的偏压(BV)在从-40V至40V的范围内穿过。对于PTC区域偏压(υ-PTC)，对于值7. 8V、7. 5V和8. IV达到最好的結果。在所述PTC区域偏压中，测得最高的介电常数ε。图7示出针对施加到第一介电层上的偏压(BV)绘制的连续调谐性η。在这种情况下，针对不同的PTC区域偏压测量连续调谐性η。不同的PTC区域偏压在相应曲线上以伏特、标示。在这种情况下，对于7. 8V和7. 5V的PTC区域偏压达到最高的连续调谐性η。对于所述PTC区域偏压也在图6中示出的系列測量中达到最佳的測量結果。连续调谐性η所达到的6. 02的最大值相当于83. 3%的相对连续调谐性。在7. 5V的PTC区域偏压和在第一介电层上的-40V或40V的偏压(BV)情况下达到所述值，这相当于2. 75V/y m。图8示出针对PTC区域偏压(U-PTC)绘制的品质因数κ。在第一介电层上的偏压在该测量中恒定地保持在40V。对于8. IV的PTC区域偏压达到品质因数κ的最大值。这是此外如在图5中示出的在6V和8V之间的范围中急剧下降的介电损失δ的結果。图9示出针对在第一介电层上的偏压(BV)绘制的品质因数κ。针对不同的PTC区域偏压执行測量，所述偏压在相应的曲线上以伏特标示。对于8. IV的PTC区域偏压达到最闻的品质因数κ。在图10中针对在第一介电层上的偏压(BV)绘制连续调谐性η。在这种情况下，提升偏压直至击穿(break down)。总共执行四个系列測量，其中两个在低场(LV)中执行，其他的两个在高场(HV)中执行。在两种场中，分别在室温(RT)下执行系列測量和在居里温度(Tc)的温度范围内执行系列測量。在室温和高场的情况下，能够将电压提升至大约800V，这相当于55V/y m。通过将偏压施加到PTC区域上并且与此相关联地将温度从室温(RT)升高到居里温度(T。)能够既在低场(LV)也在高场(HV)中实现更高的连续调谐性η。因此，对于在第一介电层上的20V/ μ m的偏压(BV)，在居里温度下例如能够达到大约17的连续调谐性。本发明局限于借助实施例的描述。相反地，本发明包括每个新的特征以及特征的任意的组合，尤其是包含在权利要求中的特征的任意的组合，即使这些特征或者这些组合本身没有明确地在权利要求中或者实施例中说明。附图标记列表I)第一介电层2)第一电极2’ )第二电极3)电容器区域4)第一 PTC 区域5)第二介电层6)第一中间层
7)第三介电层8)第二中间层9)第二 PTC 区域10)第一 PTC区域的电接触部
10，)第二 PTC区域的电接触部11)第一介电层的电接触部
权利要求
1.变容ニ极管，包括下述组成部分 -第一 PTC区域(4)，所述第一 PTC区域包括具有在电阻方面正温度系数的陶瓷材料；和 -电容器区域(3)，所述电容器区域包括 -第一电极(2)、 -第二电极(2’)、 -第一介电层(I)，所述第一介电层设置在所述第一电极(2)和 所述第二电极(2’)之间， 其中所述第一 PTC区域(4)和所述电容器区域(3)导热地彼此连接，并且所述电容器区域(3)的电容能够通过将偏压施加到-所述第一 PTC区域(4)上、 -所述电容器区域(3)上 -所述第一 PTC区域(4)和所述电容器区域(3)上 来改变。
2.根据权利要求I所述的变容ニ极管，其中所述第一PTC区域(4)能够通过施加电压而调节到下述温度，在所述温度下所述第一介电层(I)具有在介电性方面的最大的连续调谐性。
3.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，其中所述第一PTC区域(4)能够通过施加电压而调节到下述温度，在所述温度下能够调节所述电容器区域(3)的介电损失。
4.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，其中所述第一PTC区域(4)设置在所述第一电极(2)上。
5.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，其中所述第一PTC区域(4)具有掺杂物。
6.根据权利要求5所述的变容ニ极管，附加地包括 -第一中间层(6)，所述第一中间层设置在所述PTC区域(4)和所述第一电极(2)之间，并且对于所述掺杂物而言是尽可能不能穿透的。
7.根据权利要求6所述的变容ニ极管，附加地包括 -第二介电层(5)，所述第二介电层设置在所述第一中间层(6)和所述第一电极(2)之间。
8.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，附加地包括 -第二 PTC区域(9)，所述第二 PTC区域与所述电容器区域(3)导热地连接。
9.根据权利要求8所述的变容ニ极管，其中所述第一PTC区域(4)、所述第二 PTC区域(9)和所述电容器区域(3)构成层叠，并且所述第一 PTC区域(4)和所述第二 PTC区域(9)设置在所述电容器区域(3)的两个对置的侧上。
10.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，其中所述第一PTC区域(4)具有电接触部。
11.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，其中所述第一PTC区域(4)包括BahSrxTLiZryO3,其中适用0〈χ〈1 ；0 彡 yくし
12.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，其中所述第一介电层(I)包括BahSrxTLiZryO3,其中适用0〈χ〈1 ；0 彡 yくし
13.根据上述权利要求之一所述的变容ニ极管，所述变容ニ极管关于所述第一介电层(I)具有対称的结构。
14.用于制造根据权利要求I至13之一所述的变容ニ极管的方法，包括下述方法步骤 A)构成至少包括下述层的层叠 -第一 PTC区域(4)， -第一电极(2), -第一介电层(1)， -第二电极(2’)， B)烧结来自A)的所述层叠，使得构成变容ニ极管，其中所述电容器区域(3)的电容能够通过将偏压施加到所述第一 PTC区域(4)上、所述电容器区域(3)上或者所述第一 PTC区域(4)和所述电容器区域(3)上来改变。
15.根据权利要求14所述的方法， 其中在方法步骤A)中产生包括掺杂物的第一 PTC区域(4)，并且构成第一中间层(6 )，所述第一中间层设置在所述第一 PTC区域(4)和所述第一电极(2)之间，并且对于所述掺杂物而言是尽可能不能穿透的。
全文摘要
变容二极管包括下述组成部分第一PTC区域(4)，所述第一PTC区域包括具有在电阻方面正温度系数的陶瓷材料；电容器区域(3)，所述电容器区域包括第一电极(2)、第二电极(2’)、第一介电层(1)，所述第一介电层设置在第一电极(2)和第二电极(2’)之间，其中第一PTC区域(4)和电容器区域(3)导热地彼此连接，并且电容器区域(3)的电容能够通过将偏压施加到第一PTC区域(4)上、电容器区域(3)上或第一PTC区域(4)和电容器区域(3)上而改变。
文档编号H01G7/06GK102667982SQ201080058831
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者安德烈埃·特斯蒂诺 申请人:爱普科斯公司