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Patent Searching and Data


Title:
TRIGGERABLE SPARK GAP, SWITCHING CIRCUIT HAVING A TRIGGERABLE SPARK GAP, AND PROCESS FOR MANUFACTURING A TRIGGERABLE SPARK GAP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/092108
Kind Code:
A1
Abstract:
A triggerable spark gap (TFS) having a longer service life is disclosed. The spark gap includes a counter electrode (GE) having two phases. Material (M2) of which the second phase is made has a lower electron discharge energy than material (M1) of which the first phase is made.

Inventors:
DAEUMER, Wolfgang (Lindenallee 1, Zeuthen, 15738, DE)
MEWES, Michael (Dalandweg 31 B, Berlin, 12167, DE)
FANG, Zhipeng (Changzheng Road #110, Xiaogan, Hubei 4, 432104, CN)
Application Number:
EP2018/080621
Publication Date:
May 16, 2019
Filing Date:
November 08, 2018
Export Citation:
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Assignee:
TDK ELECTRONICS AG (Rosenheimer Str. 141 e, München, 81671, DE)
International Classes:
H01T2/02; H01T1/22; H01T1/24; H01T15/00; H01T21/00; H01T4/12
Foreign References:
US20060209485A12006-09-21
DE3100924A11982-08-05
DE2742502A11979-03-29
DE102004006988A12005-06-30
DE1763559A11971-10-28
DE3723571A11989-01-26
DE102015114846A12017-03-09
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (Schloßschmidstr. 5, München, 80639, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Triggerbare Funkenstrecke (TFS) , umfassend

- eine Triggerelektrode (TFS) ,

- eine beiliegende Elektrode (BE) bei der Triggerelektrode (TFS) ,

- eine Gegenelektrode (GE) ,

- einen Spalt zwischen der Gegenelektrode (GE) und der beiliegenden Elektrode,

wobei

- der Abstand zwischen Triggerelektrode (TFS) und

beiliegender Elektrode kleiner ist als der Abstand zwischen der Triggerelektrode (TFS) und der Gegenelektrode (GE) ,

- der Abstand zwischen Triggerelektrode (TFS) und

Gegenelektrode (GE) kleiner ist als der Abstand zwischen der beiliegenden Elektrode und der Gegenelektrode (GE) ,

- die Gegenelektrode (GE) und/oder die beiliegende Elektrode (BE) eine erste Phase aus einem ersten Material (Ml) und eine zweite Phase aus einem zweiten Material (M2) umfasst und - das zweite Material (M2) eine niedrigere Elektronen- Austrittsenergie als das erste Material (Ml) hat.

2. Triggerbare Funkenstrecke nach dem vorherigen Anspruch, wobei

- das erste Material (Ml) Molybdän, Wolfram, Chrom, Kupfer oder Lanthan umfasst oder aus Molybdän, Wolfram, Chrom, Kupfer oder Lanthan besteht und

- das zweite Material (M2) eine erhitzte Glaspaste oder glasartige Alkali- oder Erdalkali-Verbindungen umfasst.

3. Triggerbare Funkenstrecke nach dem vorherigen Anspruch, wobei die erhitzte Glaspaste eine erhitzte Paste, umfassend

- Natrium Silikat, - einem Fensterglas,

- Ceroxid,

- Yttriumoxid,

- Titan und

- Wasser

ist .

4. Triggerbare Funkenstrecke nach dem vorherigen Anspruch, wobei die erhitzte Glaspaste eine erhitzte Paste, umfassend - Natrium Silikat mit einem Massenanteil zwischen 50% und 70%,

- einem Fensterglas mit einem Massenanteil zwischen 15% und 27%,

- Ceroxid mit einem Massenanteil zwischen 10% und 20%,

- Yttriumoxid mit einem Massenanteil zwischen 1% und 5%,

- Titan mit einem Massenanteil zwischen 0,5% und 1,7% und

- Wasser

ist . 5. Triggerbare Funkenstrecke nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei der Spalt zwischen der Triggerelektrode (TFS) und der Gegenelektrode (GE) eine Breite B mit 5 mm < B < 15 mm hat. 6. Triggerbare Funkenstrecke nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei das zweite Material (M2) zwischen dem ersten Material (Ml) und dem Spalt angeordnet ist und eine Dicke D mit 50 μπι < D < 200 μιη hat. 7. Triggerbare Funkenstrecke nach einem der vorherigen

Ansprüche, wobei die Triggerelektrode (TFS) , die beiliegende Elektrode (BE) und die Gegenelektrode (GE) zumindest teilweise in einem hermetisch abgedichteten Hohlraum

angeordnet sind.

8. Triggerbare Funkenstrecke nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Hohlraum Stickstoff und/oder ein Edelgas umfasst.

9. Schaltkreis, umfassend

- eine elektrische Last (L) ,

- eine triggerbare Funkenstrecke (TFS) nach einem der vorherigen Ansprüche, die in Serie mit der Last (L)

verschaltet ist und

- einen Kondensator (K) , der Parallel zur Serienverschaltung aus Last (L) und Funkenstrecke (TFS) verschaltet ist. 10. Verfahren zur Herstellung einer triggerbaren

Funkenstrecke (TFS), umfassend die Schritte:

- Bereitstellen einer Triggerelektrode (TFS) und Materialien für eine beiliegende Elektrode (BE) und/oder eine

Gegenelektrode (GE) ,

- Bereitstellen eines ersten Materials (Ml),

- Bereitstellen eines zweiten Materials (M2), das eine niedrigere Elektronen-Austrittsarbeit als das erste Material (Ml) hat,

- Bilden einer beiliegenden Elektrode und/oder einer

Gegenelektrode (GE) durch Beschichten des ersten Materials (Ml) mit dem zweiten Material (M2) .

11. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei

- das zweite Material (M2) in Form einer wässrigen Paste bereitgestellt wird und

- die Paste mittels eines Dickschicht-Verfahrens auf das erste Material (Ml) aufgetragen wird.

12. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Paste nach dem Auftragen getrocknet wird.

13. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das erste Material (Ml) nach dem Trocknen verlötet wird, wobei das zweite Material (M2) einen Glasanteil besitzt, der durch das Verlöten das zweite Material (M2) fest mit dem ersten

Material (Ml) verbindet.

Description:
Beschreibung

Triggerbare Funkenstrecke, Schaltkreis mit triggerbarer

Funkenstrecke und Verfahren zur Herstellung einer

triggerbaren Funkenstrecke

Die Erfindung betrifft triggerbare Funkenstrecken mit

erhöhter Lebensdauer, Schaltkreise mit solchen Funkenstrecken und Verfahren zur Herstellung solcher Funkenstrecken.

Triggerbare Funkenstrecken eignen sich als Schalter zum

Schalten von Hochspannungs- und Hochstrompulsen. Dazu hat eine Funkenstrecke eine Triggerelektrode, eine in deren Nähe angeordnete beiliegende Elektrode und eine Gegenelektrode. Zwischen der beiliegenden Elektrode und der Gegenelektrode kann eine Spannung angelegt werden. Über ein Signal an die Triggerelektrode, z.B. ein bestimmtes elektrisches Potential, kann ein Hochspannungsüberschlag zwischen der beiliegenden Elektrode und der Gegenelektrode ausgelöst (getriggert) werden.

Funkenstrecken sind z.B. aus der DE 102015114846 AI bekannt.

Ein Maß für die Lebensdauer einer Funkenstrecke ist z.B. die Zahl der Schaltvorgänge, die zuverlässig ausgelöst werden können, bevor Fehler beim Schalten auftreten.

Materialtransport von den Elektroden hin zu Wandbereichen, die die Elektroden galvanisch trennen sollen, führt zu einer allmählichen Verringerung der Isolation zwischen den

Elektroden, sodass die Funkenstrecke ab einem kritischen

Isolationswiderstand nicht mehr zuverlässig betrieben werden kann . Bekannt Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer umfassen z.B. das größere Dimensionieren der Funkenstrecke. Dadurch wird das von den Elektroden abgetragene Material auf einer größeren Fläche verteilt, wodurch eine kritische Isolation länger aufrechterhalten werden kann. Eine weitere Maßnahme besteht z.B. darin, den Hauptentladungsspalt zu reduzieren oder die Länge der Schaltfunkenstrecke zu erhöhen. Weiterhin ist es möglich, die Wandbereiche durch einen größeren

Elektrodendurchmesser besser abzuschirmen oder

Hinterschneidungen in die Topologie einzufügen.

Problematisch bei bekannten Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer ist allerdings da Tatsache, dass der Platzbedarf der Funkenstrecke erhöht wird und/oder mehr Material für die Herstellung der Funkenstrecke benötigt wird. Ersteres ist ungünstig, da stets geringe Außendimensionen von Herstellern von elektrischen Bauelementen mit Funkenstrecken bevorzugt werden. Letzteres ist ungünstig, da dadurch Materialkosten und Herstellungskosten steigen.

Es besteht deshalb der Wunsch nach triggerbaren

Funkenstrecken mit verlängerter Lebensdauer, die mit kleinen Abmessungen realisierbar sind und deren Herstellungsaufwand und Herstellungskosten bezogen auf eine Erweiterung der Lebensdauer auf ein Minimum reduziert sind.

Dazu wird ein triggerbare Funkenstrecke, ein Schaltkreis mit triggerbarer Funkenstrecke und ein Verfahren zur Herstellung einer triggerbaren Funkenstrecke gemäß den unabhängigen Ansprüchen angegeben. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an. Die triggerbare Funkenstrecke umfasst eine Triggerelektrode, eine beiliegende Elektrode und eine Gegenelektrode. Die beiliegende Elektrode ist bei der Triggerelektrode, also in der Nähe der Triggerelektrode relativ zum Abstand zwischen Triggerelektrode und Gegenelektrode, angeordnet. Die

triggerbare Funkenstrecke umfasst ferner einen Spalt zwischen der Gegenelektrode und der beiliegenden Elektrode. Der

Abstand zwischen Triggerelektrode und beiliegender Elektrode ist kleiner als der Abstand zwischen der Triggerelektrode und der Gegenelektrode. Der Abstand zwischen Triggerelektrode und Gegenelektrode ist kleiner als der Abstand zwischen der beiliegenden Elektrode und der Gegenelektrode. Die

Gegenelektrode und/oder die beiliegende Elektrode umfassen eine erste Phase aus einem ersten Material und eine zweite Phase aus einem zweiten Material. Das zweite Material hat eine niedrigere Elektronen-Austrittsenergie als das erste Material .

Die Triggerelektrode ist vorzugsweise diejenige Elektrode, über die ein Schaltvorgang der triggerbaren Funkenstrecke ausgelöst werden kann. Durch das Auslösen (Triggern) eines Schaltvorgangs wird ein elektrischer Überschlag über den Spalt zwischen der Gegenelektrode und der beiliegenden

Elektrode induziert.

Nachfolgend wird die Wirkung des zweiten Materials am

Beispiel der Gegenelektrode erläutert. Analoges gilt für den entsprechenden zweiphasigen Aufbau der beiliegenden

Elektrode .

Das Vorsehen einer Phasengrenze innerhalb der Gegenelektrode, d.h. einer Phasenelektrode zwischen dem ersten Material der Gegenelektrode und dem zweiten Material der Gegenelektrode verändert die elektrochemischen und elektrophysikalischen Eigenschaften im Innern der Funkenstrecke so, dass eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer der Funkenstrecke erhalten werden kann. Bei geeigneter Materialwahl ist es möglich, die Lebensdauer der triggerbaren Funkenstrecke mindestens zu verdoppeln .

Es ist möglich, dass das erste Material ein für die

Verwendung als Gegenelektrode bekanntes Material ist. Als erstes Material kommen Materialien mit hohen Schmelzpunkten infrage, die elektrisch leitend sind. Materialien, die einen hohen Schmelzpunkt, eine elektrische Mindestleitfähigkeit und darüber hinaus noch eine gute thermische Leitfähigkeit aufweisen, sind besonders bevorzugt.

Molybdän, Wolfram und intermetallische Verbindungen mit Lanthan kommen somit als erstes Material der Gegenelektrode und/oder der beiliegenden Elektrode infrage. Darüber hinaus sind auch Kupfer und Chrom als Komponenten für das erste Material und das zweite Material geeignet.

Als zweites Material der zweiten Phase der Gegenelektrode kommen insbesondere Materialien infrage, die den

Übergangswiderstand der Elektrode und/oder die

Bogenbrennspannung reduzieren. Hierfür erweisen sich

glasartige Alkali- und Erdalkali-Verbindungen als günstige Wahl zur Elektronenemission.

Es wurde erkannt, dass eine Reduktion der Bogenbrennspannung die Verlustleistung im Innern der Funkenstrecke reduziert. Die Verlustleistung wiederum wirkt sich auf den Umfang des Materialtransports von den Elektroden an die Wände aus. Eine reduzierte Bogenbrennspannung führt damit indirekt zu einem verringerten Materialtransport und damit zu einer Verbesserung der Isolation zwischen den Elektroden.

Ferner ist es bevorzugt, dass das zweite Material

geringe Abdampfrate aufweist.

Allerdings hat sich gezeigt, dass Materialien mit einer

Abdampfrate die höher ist als die Abdampfrate konventioneller Gegenelektrodenmaterialien überraschenderweise trotzdem den Bau von Funkenstrecken mit verlängerter Lebensdauer

ermöglicht .

Als geeignetes Material für das zweite Material der

Gegenelektrode hat sich ein Material herausgestellt, das durch Erhitzen aus einer Glaspaste hervorgegangen ist.

Somit ist es möglich, dass das erste Material Molybdän, Wolfram, Chrom, Kupfer oder Lanthan umfasst oder aus

Molybdän, Wolfram, Chrom, Kupfer oder Lanthan besteht und das zweite Material eine erhitzte Glaspaste oder glasartige

Alkali- oder Erdalkali-Verbindungen umfasst.

Dieses Material kann als Beschichtung auf dem ersten Material aufgebracht werden. Es wird damit eine Beschichtung

angegeben, die einen hohen Schmelzpunkt und relativ geringe Abdampfraten aufweist. Ferner ermöglicht es diese

Materialkombination eine Elektroden emittierende Oberfläche der Gegenelektrode darzustellen, was die

Selbstdurchbruchspannung im Spalt zwischen beiliegender

Elektrode und Gegenelektrode reduziert. Um die gleiche

Selbstdurchbruchspannung für eine Oberfläche der

Gegenelektrode zu erreichen, kann der Gasfülldruck im Innern der triggerbaren Funkenstrecke erhöht sein. Durch einen bei erhöhtem Gasfülldruck höheren Stoßquerschnitt für abdampfende Partikel im Gas verringert sich die Kondensation von Material auf der Innenwand zwischen den Elektroden. Ferner sind

Partikel des zweiten Materials vorzugsweise nicht so gut elektrisch leitend wie das erste Material, welches bei konventionellen triggerbaren Funkenstrecken die Elektroden nach dem Erreichen einer kritischen Aktivierungszahl

kurzschließen würde. Aufgrund dieser Zusammenhänge ist es möglich, die mögliche Impulszahl für die triggerbare Funkenstrecke merklich zu erhöhen, z.B. zu verdoppeln.

Das zweite Material kann dabei durch Erhitzen aus dem

Material einer Glaspaste hervorgegangen sein. Die erhitzte

Glaspaste ist somit eine erhitzte Paste, die Natriumsilikat, ein Fensterglas, Ceroxid, Yttriumoxid, Titan und Wasser umfassen kann. Das Wasser kann dabei als Trägermedium dienen, um die übrigen Bestandteile in Form einer Paste

bereitzustellen. Das Wasser kann - zum Beispiel zu einem großen Teil - durch Erhitzen entfernt werden, nachdem die Paste auf das erste Material aufgetragen wurde.

Es ist möglich, dass die Paste Natriumsilikat mit einem

Massenanteil zwischen 50% und 70% enthält. Der Massenanteil des Fensterglases kann zwischen 15% und 27% betragen. Der

Massenanteil von Ceroxid kann zwischen 10% und 20% betragen.

Der Massenanteil von Yttriumoxid in der Paste kann zwischen

1% und 5% betragen. Titan kann mit einem Massenanteil

zwischen 0,5% und 1,7% in der Paste enthalten sein. Wasser kann den Rest oder einen Teil des Rests der Zusammensetzung der Paste ausmachen. In einer Ausführungsform der Paste enthält die Paste

Natriumsilikat mit einem Massenanteil von 60 ~6 , ein

Fensterglas mit einem Massenanteil von 21 %, Ceroxid mit einem Massenanteil von 15 %, Yttriumoxid mit einem

Massenanteil von 3,2 % und metallisches Titan mit einem

Massenanteil von 1,1 %.

Es ist möglich, dass der Spalt zwischen der Triggerelektrode und der Gegenelektrode eine Breite B mit 5 mm < B < 15 mm hat.

Es ist möglich, dass das zweite Material zwischen dem ersten Material und dem Spalt angeordnet ist und eine Dicke D mit 50 μπι < D < 200 μιη hat.

Die Anordnung des zweiten Materials ist dabei vorzugsweise so, dass das zweite Material das erste Material der

Gegenelektrode zumindest an den Stellen bedeckt, die für den Stromtransport zwischen den Elektroden beim Aktivieren der Funkenstrecke vorgesehen sind.

Die Triggerelektrode, die beiliegende Elektrode und die

Gegenelektrode können zumindest teilweise in einem hermetisch abgedichteten Hohlraum angeordnet sein.

Die beiliegende Elektrode kann mit einem ersten externen Kontakt verbunden oder verschaltet sein. Die Gegenelektrode kann mit einem zweiten elektrischen Außenkontakt verbunden und/oder verschaltet sein. Die Triggerelektrode kann mit einem dritten externen Kontakt verbunden oder verschaltet sein . Es ist möglich, dass der Hohlraum Stickstoff und/oder ein Edelgas umfasst.

Der Druck im Innern des Hohlraums kann zwischen 500 mbar und 2 bar betragen.

Es ist möglich, den Abstand zwischen der beiliegenden

Elektrode und der Gegenelektrode einerseits, den Fülldruck andererseits und weiterhin die Zusammensetzung des zweiten Materials so zu wählen, dass die schaltbare Funkenstrecke eine Selbstdurchbruchspannung zwischen 10 kV und 35 kV, z.B. 20 kV, beträgt. Der Spalt zwischen beiliegender Elektrode und Gegenelektrode kann dabei eine Breite von 10 mm haben. Die Dicke der Schicht des zweiten Materials der Gegenelektrode kann im Intervall zwischen 50 ym und 200 ym zum Beispiel in Höhe von 100 ym gewählt sein.

Der Betriebsspannungsbereich der triggerbaren Funkenstrecke kann zwischen 7,5 kV und 22 kV betragen. Das kritische

Potential zum Auslösen der Funkenstrecke, das an die

Triggerelektrode angelegt wird, kann beispielsweise so gewählt sein, dass eine Spannungsüberhöhung von 1 bis 15 kV gegenüber der beiliegenden Elektrode erhalten wird. Das zweite Material kann als Dickfilm-Beschichtung auf dem ersten Material der Gegenelektrode gebildet sein. Das zweite Material kann beispielsweise in Form einer Paste mit einem Pinsel oder mittels einer vergleichbaren Methode aufgebracht und anschließend getrocknet sein. Das Trocknen des

Pastenmaterials kann beispielsweise mit einer Infrarotlampe geschehen . Vorzugsweise wird das zweite Material auf das erste Material aufgebracht, bevor die Gegenelektrode mit anderen Komponenten der triggerbaren Funkenstrecke verbunden, zum Beispiel verlötet, wird.

Die triggerbare Funkenstrecke kann eine verschlossene Öffnung umfassen. Über die Öffnung kann der Hohlraum der

Funkenstrecke mit einem bevorzugten Gas oder einem

bevorzugten Gasgemisch gefüllt werden. Anschließend wird die Öffnung so verschlossen, dass eine hermetische Abdichtung des Hohlraums erhalten wird.

Konventionell aufgebaute triggerbare Funkenstrecken können eine Lebensdauer von etwa zwei Millionen Schaltvorgängen aufweisen. Bei vergleichbaren geometrischen Abmessungen der äußeren Form der Funkenstrecke und des wesentlichen inneren Aufbaus der Funkenstrecke kann durch den oben beschriebenen Aufbau der Gegenelektrode die Lebensdauer auf vier Millionen Aktivierungen erhöht werden.

Die Glimmbrennspannung kann im Bereich von etwa 1000 V liegen. Die Bogenbrennspannung kann bei etwa 100 V liegen.

Die triggerbare Funkenstrecke kann in einem Schaltkreis in Verbindung mit einer elektrischen Last und einem

Energiespeicher, zum Beispiel einem Kondensator, Verwendung finden .

Entsprechend umfasst ein Schaltkreis eine elektrische Last, eine triggerbare Funkenstrecke, wie oben beschrieben, und einen Kondensator. Die triggerbare Funkenstrecke ist in Serie mit der Last verschaltet. Der Kondensator liegt parallel zur SerienverSchaltung . Der Kondensator ist vorzugsweise hochspannungsfest und ist dazu vorgesehen, mit einer externen DC (Gleichspannung) Hochspannung aufgeladen zu werden. Die Hochspannung kann dabei die Betriebsspannung der Funkenstrecke in Höhe von etwa 7,5 kV bis 22 kV betragen. Der Kondensator kann eine

Kapazität zwischen 10 nF und 1300 nF, zum Beispiel 100 nF, aufweisen . Die Last im Schaltkreis kann zum Beispiel ein Generator zur Erzeugung akustischer Stoßwellen sein. Mittels der

Funkenstrecke und des Kondensators können so zum Beispiel Apparate zur Behandlung von Nierensteinen oder Gallensteinen und dergleichen sein.

Dazu trennt die Funkenstrecke die Last galvanisch von

zumindest einer Elektrode des Kondensators. Vorzugsweise wenn der Kondensator mit der gewünschten elektrischen Ladung gefüllt ist, wird die Funkenstrecke durch Anlegen des entsprechenden Signals an die Triggerelektrode ausgelöst und die elektrische Energie des Kondensators an die Last

abgegeben .

Als Kondensator kommen dabei vorzugsweise hochspannungsfeste Folienkondensatoren in Frage, die ihre Energie in einem sehr kurz andauernden Puls, zum Beispiel innerhalb von 50 ns, an die Last abgeben können.

Ein Verfahren zur Herstellung einer triggerbaren

Funkenstrecke kann die folgenden Schritte umfassen:

- Bereitstellen einer Triggerelektrode und Materialien für eine beiliegende Elektrode und/oder eine Gegenelektrode,

- Bereitstellen eines ersten Materials, - Bereitstellen eines zweiten Materials, das eine niedrigere Elektronen-Austrittsarbeit als das erste Material hat,

- Bilden einer beiliegenden Elektrode und/oder einer

Gegenelektrode durch Beschichten des ersten Materials mit dem zweiten Material.

Das zweite Material kann dabei in Form einer wässrigen Paste bereitgestellt werden. Die Paste kann mittels eines

Dickschicht-Verfahrens auf das erste Material aufgetragen werden.

Es ist möglich, dass die Paste nach dem Auftragen getrocknet wird . Es ist möglich, dass das erste Material nach dem Trocknen verlötet wird. Das zweite Material hat einen Glasanteil, der durch das Verlöten das zweite Material fest mit dem ersten Material verbindet. Die Löttemperatur kann dabei zwischen 850 und 1000 °C, zum Beispiel 920 °C, betragen.

Entsprechend hoch ist auch die Temperatur, die das zweite Material beim Verlöten ausgesetzt ist. Dadurch bildet der Glasanteil der Paste eine mechanisch stabile Verbindung an der Phasengrenze zum ersten Material aus. Eine entsprechende Hitzebehandlung schützt das erste Material und das zweite Material anschließend auch gut vor Oxidation. Es wird quasi eine Passivierungsschicht auf der ansonsten freiliegenden und bezüglich Korrosion empfindlichen Metalloberfläche des ersten Materials gebildet. Das Anordnen eines zweiten Materials zur Reduktion der

Bogenbrennspannung ist nicht auf die Gegenelektrode

beschränkt. Es ist auch möglich, die beiliegende Elektrode entsprechend zu beschichten und auf eine Beschichtung der Gegenelektrode zu verzichten.

Auch ist es möglich, ein entsprechendes Material

ausschließlich auf der beiliegenden Elektrode vorzusehen oder sowohl die beiliegende Elektrode als auch die Gegenelektrode mit einer Beschichtung zu versehen.

Zentrale Funktionsprinzipien und Details bevorzugter

Ausführungsformen werden anhand der beiliegenden

schematischen Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine mögliche Anordnung der Komponenten der

Funkenstrecke,

Figur 2 einen möglichen Ersatzschaltkreis einer Anwendung der Funkenstrecke. Figur 1 zeigt einen möglichen Aufbau der triggerbaren

Funkenstrecke TFS in einer Querschnittsansicht. In einem Hohlraum H stehen sich eine beiliegende Elektrode BE und eine gegenüberliegende Elektrode GE gegenüber. Die beiliegende Elektrode ist in der Nähe einer Triggerelektrode TE

angeordnet. Es ist möglich, dass die beiliegende Elektrode BE im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und eine Ausnehmung im Innern hat. Im Innern der Ausnehmung ist die Triggerelektrode TE angeordnet und durch ein dielektrisches Material DM vom Material der beiliegenden Elektrode BE getrennt und isoliert. Zwischen der beiliegenden Elektrode BE und der gegenüberliegenden Elektrode GE beziehungsweise zwischen der Triggerelektrode TE und der gegenüberliegenden Elektrode GE existiert ein Spalt. Vorzugsweise ragt die

Triggerelektrode TE in Richtung der gegenüberliegenden

Elektrode GE über die Abmessungen der beiliegenden Elektrode BE hinaus. Dadurch wird es der Triggerelektrode TE

vereinfacht, einen elektrischen Überschlag zwischen der beiliegenden Elektrode und der gegenüberliegenden Elektrode GE zu induzieren, wenn an die Triggerelektrode TE ein

entsprechendes Signal angelegt wird und zwischen der

beiliegenden Elektrode BE und der gegenüberliegenden

Elektrode GE eine entsprechende Hochspannung anliegt.

Entsprechend ist der Abstand B zwischen der Triggerelektrode TE und der gegenüberliegenden Elektrode GE vorzugsweise kleiner als der Abstand zwischen der beiliegenden Elektrode BE und der gegenüberliegenden Elektrode GE . Der Abstand zwischen der Triggerelektrode TE und der beiliegenden

Elektrode BE ist vorzugsweise kleiner als der Abstand

zwischen der Triggerelektrode TE und der gegenüberliegenden Elektrode GE . Der Hohlraum H ist vorzugsweise durch ein im nicht

aktivierten Zustand dielektrisches Gas oder Gasgemisch gefüllt, das über eine Öffnung, nach der Herstellung

geschlossen durch den Stopfen S, eingefüllt ist. Die gegenüberliegende Elektrode GE hat zumindest zwei

Komponenten mit einer Phasengrenze dazwischen. Eine erste Phase wird durch ein erstes Material Ml gebildet. Eine zweite Phase wird durch ein zweites Material M2 gebildet. Zwischen dem ersten Material Ml und dem zweiten Material M2 ist entsprechend eine Phasengrenze ausgebildet.

Das zweite Material M2 ist vorzugsweise als sogenannte

Dickschicht auf dem ersten Material Ml angeordnet. Das zweite Material M2 ist vorzugsweise an denjenigen Stellen auf der Oberseite des ersten Materials Ml angeordnet, die für einen Ladungstransport beim Aktivieren vorgesehen sind. Das zweite Material M2 reduziert die Bogenbrennspannung der

Funkenstrecke. Das zweite Material M2 stellt eine Elektroden- Aktivierungs-Masse dar, die Elektronen bereitwilliger

austreten lässt als das erste Material Ml. Dadurch ist die Verlustleitung der triggerbaren Funkenstrecke reduziert, wodurch auch der Materialtransport von der Gegenelektrode GE zu einer oder mehrerer Seitenwänden W reduziert ist, sodass die galvanische Trennung der gegenüberliegenden Elektroden auch nach einer hohen Anzahl von Aktivierungen sicher

gewährleistet ist.

Die Wand oder die Wände W bestehen vorzugsweise aus einem dielektrischen Material, zum Beispiel einer Keramik. Ein Deckel D, an dem das Material der beiliegenden Elektrode BE befestigt ist, und eine Bodenplatte BP, auf der das erste Material Ml angeordnet ist, können elektrisch leitend sein und zum Beispiel ein Metall oder eine Legierung umfassen und die externen Anschlüsse neben dem Anschluss der

Triggerelektrode TE darstellen. Figur 2 zeigt eine mögliche Anwendung der triggerbaren

Funkenstrecke TFS in einem Schaltkreis. Die triggerbare

Funkenstrecke TFS ist in Serie mit einer Last L verschaltet. Die Serienverschaltung aus Last L und triggerbarer Funkenstrecke TFS ist parallel mit einem Kondensator K verschaltet. Über einen Ladeport LP kann der Kondensator mit einer Hochspannung beaufschlagt und mit entsprechender Ladung geladen werden. Über einen Triggerport TP, der mit der

Triggerelektrode TE der triggerbaren Funkenstrecke TFS verschaltet ist, kann eine Aktivierung der Funkenstrecke ausgelöst werden. Dabei wird die triggerbare Funkenstrecke elektrisch leitend und der Kondensator K gibt seine

elektrische Energie in einem kurzen Puls mit einem hohen erreichbaren Strom, zum Beispiel einige Kiloampere, an die Last ab.

Eine der Elektroden der Funkenstrecke kann mit einem

Referenzpotenzial, z. B. Masse, verbunden sein.

Die triggerbare Funkenstrecke, der Schaltkreis mit der triggerbaren Funkenstrecke und das Verfahren zur Herstellung einer triggerbaren Funkenstrecke sind nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Funkenstrecken mit weiteren Komponenten, zum Beispiel Elementen zur Verbesserung der

Isolation zwischen beiliegender Elektrode und Gegenelektrode und Schaltkreise mit zusätzlichen Schaltungselementen und Verfahren mit zusätzlichen Herstellungsschritten werden ebenfalls umfasst.

Bezugs zeichenliste

B Breite des Spalts zwischen der Gegenelektrode und der

Triggerelektrode

BE beiliegende Elektrode

BP Bodenplatte

D Deckel

DM dielektrisches Material

GE Gegenelektrode

H Hohlraum

K Kondensator

L Last

LP Ladeport

Ml erstes Material der Gegenelektrode

M2 zweites Material der Gegenelektrode

S Stopfen

TE Triggerelektrode

TFS triggerbare Funkenstrecke

TP Triggerport

W Seitenwand der Funkenstrecke