JP2001155907A - サーミスタ組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室温付近から４００℃のような高温まで幅広
い温度領域で使用可能なサーミスタ組成物を提供する。 【解決手段】 Ｍｎ_2-a-b-cＺｎ_aＮｉ_bＦｅ_c+dＣｏ_1-d
Ｏ₄で表される組成物であって、０．１≦ａ＜１、０≦
ｂ＜１、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜１、０．１＜ａ＋ｂ＜１
であることを特徴とするサーミスタ組成物に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、好ましい抵抗値と
Ｂ定数を有し、室温から４００℃のような高温まで幅広
い温度領域で使用可能なサーミスタ組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サーミスタとしてＭｎ−Ｎｉ
系、Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系などの金属酸化物焼結体が知ら
れている。また、さらにこの種のサーミスタ組成物にお
いては幅広い比抵抗を有するサーミスタ組成物が要望さ
れており、この要望に応じて種々サーミスタ組成物が提
供されている。これらの焼結体のＢ定数は２０００〜５
０００Ｋ程度であり、抵抗は室温付近で１℃変化すると
２〜５％変化する。したがって、サーミスタは、その抵
抗を測定することで１／１００℃程度の精度で温度変化
を測定でき、この特性を利用して上記サーミスタは室温
付近の温度センサーとして多用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、室温付
近で使用するサーミスタは、２５０℃を超える中温域の
温度条件下で長時間使用したような場合、抵抗特性が大
きく変化するという問題点がある。そこで、特開昭６２
−１１２０１号公報には、Ｍｎ−Ｎｉ系にＳｉＯ₂を添
加して３００〜５００℃の高温での抵抗特性の変化を小
さくしたサーミスタ素子について検討されているが、比
抵抗が大幅に増加するために室温付近での使用には適さ
ないという問題点があった。本発明の目的は、室温から
４００℃までの幅広い温度領域で使用可能なサーミスタ
組成物を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｍｎ_2-a-b-c
Ｚｎ_aＮｉ_bＦｅ_c+dＣｏ_1-dＯ₄で表される組成物であっ
て、０．１≦ａ＜１、０≦ｂ＜１、０＜ｃ＜１、０≦ｄ
＜１、０．１＜ａ＋ｂ＜１であることを特徴とするサー
ミスタ組成物に関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のＭｎ_2-a-b-cＺｎ_aＮｉ_b
Ｆｅ_c+dＣｏ_1-dＯ₄で表されるサーミスタ組成物におい
て、マンガンを亜鉛で一部置換することにより、抵抗変
化率を小さくし、高温での安定化を図ることができる。
マンガンを鉄で一部置換することにより、比抵抗一定で
Ｂ定数を制御することができる。鉄をコバルトで一部置
換することにより、Ｂ定数一定で比抵抗を小さくするこ
とができる。

【０００６】亜鉛添加量を過度に少なくすると抵抗特性
の経時変化率が大きくなり、過度に多いと酸化亜鉛が一
部析出する場合があり、抵抗のばらつきが増大する。鉄
添加量がゼロの場合には抵抗特性の経時変化率が大きく
なり、過度に多いと比抵抗が大幅に増加する。ニッケル
を含有する組成物においては、亜鉛をニッケルで一部置
換することにより、幅広く比抵抗とＢ定数の制御を行う
ことができ所望の特性を有するサーミスタ素子を設計す
ることができる。ニッケル添加量が過度に多いと、抵抗
変化率が大きくなる。また、コバルトを添加することに
より、Ｂ定数一定で比抵抗を小さくすることができる。
コバルト添加量が過度に多いと、酸化コバルトが一部析
出する場合があり、抵抗のばらつきが増大する。したが
って、ａ，ｂ，ｃおよびｄの範囲は、０．１≦ａ＜１、
０≦ｂ＜１、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜１、０．１＜ａ＋ｂ
＜１の範囲に設定される。好ましくは、０．１≦ａ≦
０．６、０≦ｂ≦０．５、０＜ｃ≦０．４、０≦ｄ≦
０．４、０．１＜ａ＋ｂ＜１の範囲、さらに好ましく
は、０．１≦ａ＜０．６、０≦ｂ≦０．５、０．２≦ｃ
≦０．４、０≦ｄ≦０．２、０．１＜ａ＋ｂ≦０．６の
範囲とするのがよい。

【０００７】本発明に使用される原料としては、焼成時
に酸化物となるものであれば特に限定されず、例えば前
記Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏの各種酸化物、炭酸塩
等が挙げられる

【０００８】

【実施例】以下、本発明について実施例を挙げて具体的
に説明する。まず、市販の原料であるＭｎ₂Ｏ₃、Ｚｎ
Ｏ、ＮｉＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄の９９．９％粉末を表
１に示す組成となるように秤量し、これをボールミルに
より１８時間混合後乾燥し、大気中８５０〜９００℃の
温度で２時間保持し仮焼を行った。これを再びボールミ
ルにより１８時間粉砕した後乾燥し、２％ポリビニルア
ルコール水溶液を添加し蒸発乾固後、ライカイ機にて造
粒、整粒を行った。次に、この粉体を所容量採って外径
７ｍｍ、厚み１．５ｍｍの円盤状のペレットに２００ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力で成形した。それを、大気中で１１５
０〜１２００℃の温度で１時間保持する条件で焼成し
た。

【０００９】焼結体の両面に銀電極を塗布し、６２０
℃、１０分の条件で電極焼付けを行った。得られた試料
を用いて２５℃のオイル槽内にて、抵抗値（Ｒ₂₅）を測
定し、比抵抗値（ρ₂₅）に換算した。また、８５℃での抵
抗値（Ｒ₈₅）を測定し、この２点より、Ｂ定数（Ｂ
_25/85）を算出した。Ｂ定数の算出式は、Ｂ_25/85＝（ｌ
ｎＲ₂₅−ｌｎＲ₈₅）／［１／（２７３．１５＋２５）−
１／（２７３．１５＋８５）］を用いた。それぞれの値
を表１に示す。さらに、各試料を大気中１５０℃で１０
００時間放置した後抵抗値（Ｒ’₂₅）を測定し、２５℃
での初期抵抗値（Ｒ₂₅）との抵抗変化率（ΔＲ₂₅）をΔ
Ｒ₂₅＝（Ｒ’₂₅−Ｒ₂₅）×１００／Ｒ₂₅の式で算出し、
表１に示す結果を得た。

【００１０】

【表１】

【００１１】なお、表１において※印を付したものは、
本発明以外のものであり比較のために記載した。比較試
料の作製は実施例に記載した方法と同様に行った。ま
た、図１に大気中３００℃での本発明の試料および比較
試料の高温放置試験結果を示す。表１、図１から明らか
な如く、本発明の組成物はρ₂₅が４００〜８８ｋΩ・ｃ
ｍ、Ｂ_25/85が３３００〜４９６０Ｋとなり実用上充分
の範囲にあり、ΔＲ₂₅が１５０℃、３００℃のいずれに
おいても２％以下と非常に小さく安定している。

【００１２】実施例１〜２および比較例１〜２ 以下に示す組成からなる試料を上記と同様な方法により
作製し、前記と同様な高温放置試験を行った。 実施例１（本発明１） ： Ｍｎ_1.2Ｚｎ_0.2Ｎｉ_0.4Ｆｅ_0.2ＣｏＯ₄ 実施例２（本発明２） ： Ｍｎ_1.2Ｚｎ_0.3Ｎｉ_0.3Ｆｅ_0.2ＣｏＯ₄ 比較例１ ： Ｍｎ_1.4Ｚｎ_0.2Ｎｉ_0.4ＣｏＯ₄ 比較例２ ： Ｍｎ_1.4Ｚｎ_0.3Ｎｉ_0.3ＣｏＯ₄ ［試験条件］φ７．２ｍｍ×１ｍｍの円板状焼結体の両
面に電極を形成した試料を３００℃の高温槽中に放置し
た。７、１００、２５０、５００、１０００時間毎に槽
から取り出し、１時間放置後、恒温槽中にて抵抗を測定
した。 抵抗変化率（％）：［（試験前抵抗値−取り出し後抵抗
値）／試験前抵抗値］×１００ 高温放置試験結果を図２に示す。図から明らかなように
本発明の組成物では、Ｆｅを含まないサーミスタ組成物
に比べて高温放置試験における抵抗変化率１％以下と非
常に小さく安定していることがわかる。以上、実施例で
は、粉末を打錠成形した試料について示したが、もちろ
んドクターブレード法等のシート成形した試料でも同効
であり、本発明のサーミスタ組成物の特性は、その製造
方法によって影響を受けるものではない。

【００１３】

【発明の効果】本発明のサーミスタ組成物を用いて得ら
れるサーミスタ素子は汎用特性が容易に得られ、かつ、
３００℃以下で抵抗の変化率が２％以下であり非常に安
定したサーミスタを得ることができる。このサーミスタ
組成物からなるサーミスタ素子は室温付近で使用される
回路の温度補償用素子から２５０℃を超える中温域で使
用されるガスレンジ等の加熱防止用の温度センサー等に
適しており、その応用範囲の幅広さから工業的価値は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の試料及び比較試料の３００℃での高温
放置試験結果を示す図である。

【図２】本発明の試料及び比較試料の３００℃での高温
放置試験結果を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｎ_2-a-b-cＺｎ_aＮｉ_bＦｅ_c+dＣｏ
   _1-dＯ₄で表される組成物であって、０．１≦ａ＜１、０
   ≦ｂ＜１、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜１、０．１＜ａ＋ｂ＜
   １であることを特徴とするサーミスタ組成物。