JP2001196206A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大きい長波尾サ−ジ耐量を維持したまま、短波
尾サ−ジ耐量の大きい電圧非直線抵抗体を提供する。 【解決手段】ZnO を主成分とし、これに副成分として、
いずれも金属元素の原子比で、少なくとも一種の稀土類
元素を総量で0.08〜5.0 原子% 、Coを0.1 〜10.0原子%
、Caを0.01〜1.0 原子% 、K 、Cs、Rbのうち少なくと
も一種を総量で0.01〜1.0 原子% 、Crを0.01〜1.0 原子
% 、Al、Ga、Inのうち少なくとも一種を総量で1 ×10-4
〜5 ×10-2原子% 、Siを0.1 〜1.0 原子% 、Mnを0.1 〜
1.0 原子% 、Biを0.7 〜1.1 原子% およびSbをBiとの添
加比でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加したものに、ある
いは上記の組成にさらにB を5 ×10-4〜1 ×10-1原子%
添加したものに、さらにNbを0.05〜0.5 原子％添加す
る。
尾サ−ジ耐量の大きい電圧非直線抵抗体を提供する。 【解決手段】ZnO を主成分とし、これに副成分として、
いずれも金属元素の原子比で、少なくとも一種の稀土類
元素を総量で0.08〜5.0 原子% 、Coを0.1 〜10.0原子%
、Caを0.01〜1.0 原子% 、K 、Cs、Rbのうち少なくと
も一種を総量で0.01〜1.0 原子% 、Crを0.01〜1.0 原子
% 、Al、Ga、Inのうち少なくとも一種を総量で1 ×10-4
〜5 ×10-2原子% 、Siを0.1 〜1.0 原子% 、Mnを0.1 〜
1.0 原子% 、Biを0.7 〜1.1 原子% およびSbをBiとの添
加比でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加したものに、ある
いは上記の組成にさらにB を5 ×10-4〜1 ×10-1原子%
添加したものに、さらにNbを0.05〜0.5 原子％添加す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧非直線抵抗体、
詳しくは過電圧保護用素子として用いられる酸化亜鉛
（ZnO ）を主成分とした電圧非直線抵抗体に関する。
詳しくは過電圧保護用素子として用いられる酸化亜鉛
（ZnO ）を主成分とした電圧非直線抵抗体に関する。
【０００２】
【従来の技術】ZnO を主成分とした電圧非直線抵抗体は
一般に制限電圧が低く、電圧非直線指数が大きいなどの
特徴を有している。そのため半導体素子のような過電流
耐量の小さいもので構成される機器の過電圧に対する保
護、もしくは電力機器の保護を目的とするアレスタ素子
として広く利用されている。
一般に制限電圧が低く、電圧非直線指数が大きいなどの
特徴を有している。そのため半導体素子のような過電流
耐量の小さいもので構成される機器の過電圧に対する保
護、もしくは電力機器の保護を目的とするアレスタ素子
として広く利用されている。
【０００３】これに関連して、酸化亜鉛（ZnO ）を主成
分とし、これに副成分として、少なくとも一種の稀土類
元素を総量で0.08〜5.0 原子% 、コバルト（Co）を0.1
〜10.0原子% 、カルシウム（Ca）を0.01〜5.0 原子% 、
カリウム（K ）、セシウム（Cs）、ルビジウム（Rb）の
うち少なくとも一種を総量で0.01〜1.0 原子% 、クロム
（Cr）を0.01〜1.0 原子% 、アルミニウム（Al）、ガリ
ウム（Ga）、インジウム（In）のうち少なくとも一種を
総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子% 、ビスマス（Bi）を0.
7 〜1.1 原子% およびアンチモン（Sb）をBiとの添加比
でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加し、焼成することによ
り優れた電圧非直線抵抗体を製造できる。また、上記の
組成にさらにホウ素（B ）を5 ×10-4〜1 ×10-1原子%
添加して焼成することによっても優れた電圧非直線抵抗
体を製造できることも特願平10-66760号に提案されてい
る。
分とし、これに副成分として、少なくとも一種の稀土類
元素を総量で0.08〜5.0 原子% 、コバルト（Co）を0.1
〜10.0原子% 、カルシウム（Ca）を0.01〜5.0 原子% 、
カリウム（K ）、セシウム（Cs）、ルビジウム（Rb）の
うち少なくとも一種を総量で0.01〜1.0 原子% 、クロム
（Cr）を0.01〜1.0 原子% 、アルミニウム（Al）、ガリ
ウム（Ga）、インジウム（In）のうち少なくとも一種を
総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子% 、ビスマス（Bi）を0.
7 〜1.1 原子% およびアンチモン（Sb）をBiとの添加比
でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加し、焼成することによ
り優れた電圧非直線抵抗体を製造できる。また、上記の
組成にさらにホウ素（B ）を5 ×10-4〜1 ×10-1原子%
添加して焼成することによっても優れた電圧非直線抵抗
体を製造できることも特願平10-66760号に提案されてい
る。
【０００４】微量のB 添加は、ZnO 抵抗体の焼成後の結
晶粒度分布を変え、周辺部の粒径を小さくして応力分布
を滑らかにし、ZnO 抵抗体の長波尾サージ耐量を増大さ
せる効果がある。長波尾サージ耐量は電流継続時間がms
オーダーの方形波電流サージに対する放電耐量である。
さらに本発明者らは、上記の特願平10-66760号の組成
に、Siを0.1 〜1.0 原子％、Mnを0.1 〜1.0 原子％添加
した電圧非直線抵抗体組成を出願中である（特願平11-1
75521 号）。出願中の電圧非直線抵抗体は以下に述べる
理由より、 V1mA/t が400V/mm の高い電圧で動作し、長
波尾サージ耐量の優れたものである。
晶粒度分布を変え、周辺部の粒径を小さくして応力分布
を滑らかにし、ZnO 抵抗体の長波尾サージ耐量を増大さ
せる効果がある。長波尾サージ耐量は電流継続時間がms
オーダーの方形波電流サージに対する放電耐量である。
さらに本発明者らは、上記の特願平10-66760号の組成
に、Siを0.1 〜1.0 原子％、Mnを0.1 〜1.0 原子％添加
した電圧非直線抵抗体組成を出願中である（特願平11-1
75521 号）。出願中の電圧非直線抵抗体は以下に述べる
理由より、 V1mA/t が400V/mm の高い電圧で動作し、長
波尾サージ耐量の優れたものである。
【０００５】電圧非直線抵抗体は1100〜1400℃程度の温
度で数時間焼成されるが、通常は焼成の温度を調節する
という簡単な方法を用いV1mA/tを所望の値に設定してい
る。前記V1mA/tは、単位厚さ当たりのV1mAであり、V1mA
は抵抗分電流1mA を流したときの電圧である。V1mA/t
は、焼成の温度を1 ℃変えると1 〜2(V/mm) 変化するの
で、容易に所望の値に設定することができる。
度で数時間焼成されるが、通常は焼成の温度を調節する
という簡単な方法を用いV1mA/tを所望の値に設定してい
る。前記V1mA/tは、単位厚さ当たりのV1mAであり、V1mA
は抵抗分電流1mA を流したときの電圧である。V1mA/t
は、焼成の温度を1 ℃変えると1 〜2(V/mm) 変化するの
で、容易に所望の値に設定することができる。
【０００６】このことから、高い電圧で動作するような
V1mAの大きい電圧非直線抵抗体を得るためには、焼成温
度を低くしZnO の粒成長を抑えてV1mA/tを大きくするこ
とが一般的に考えられる。そこで、前述した特願平10-6
6760号に記されている組成の原料粉末を用いて成形体を
作り、低温で焼成したところ、電圧非直線抵抗体はV1mA
/tは400V/mm と大きくできるが、長波尾サージ耐量が約
200J/m3 となり、200V/mm の素子で得られていた600J/c
m3の1/3 程度と極端に低くなり、長波尾サージ耐量の優
れた素子を得ることができなかった。これは低温で焼成
すると酸化亜鉛の焼結が十分に進まず、添加元素の拡散
が不十分となって素子内の粒径分布が一様でなくなった
ものと考えられる。その結果、V1mA/tが200V/mm の時に
優れた長波尾サージ耐量を持つ組成でもV1mA/tを400V/m
m と高くすると長波尾サージ耐量が低下するのである。
つまりある程度の高い温度で焼成しないと酸化亜鉛の焼
結が進まず、添加元素の素子内分布が一様でなくなり素
子特性が素子内でばらつくことによって特性が低下して
いると考えられる。従ってV1mA/tが大きくしかも長波尾
サージ耐量に優れた素子を得るためには、V1mA/tを大き
くするために低い温度で焼成し、粒径分布、素子内の特
性を均一化するためにある程度の高い温度で焼成する、
といった矛盾した焼成条件を要求されることになる。こ
のため、従来技術ではV1mA/tが大きい素子では長波尾サ
ージ耐量の優れた素子を得ることが困難であった。この
ため、本発明者らはV1mA/tを400V/mm と高くした素子に
おいて、素子内の電圧分布の均一性を向上させ、長波尾
サージ耐量の大きい電圧非直線抵抗体を得るため、Siと
Mnを添加した。SiとMn添加による各添加元素の相乗効果
によってZnO の粒成長を抑制しつつ、添加元素の拡散を
助長することで高いV1mAを有し、且つ、素子内の電圧分
布が均一な素子を作製できた。すなわち、従来の電圧非
直線抵抗体より長波尾サージ耐量を飛躍的に向上せしめ
た電圧非直線抵抗体を提供することができた。
V1mAの大きい電圧非直線抵抗体を得るためには、焼成温
度を低くしZnO の粒成長を抑えてV1mA/tを大きくするこ
とが一般的に考えられる。そこで、前述した特願平10-6
6760号に記されている組成の原料粉末を用いて成形体を
作り、低温で焼成したところ、電圧非直線抵抗体はV1mA
/tは400V/mm と大きくできるが、長波尾サージ耐量が約
200J/m3 となり、200V/mm の素子で得られていた600J/c
m3の1/3 程度と極端に低くなり、長波尾サージ耐量の優
れた素子を得ることができなかった。これは低温で焼成
すると酸化亜鉛の焼結が十分に進まず、添加元素の拡散
が不十分となって素子内の粒径分布が一様でなくなった
ものと考えられる。その結果、V1mA/tが200V/mm の時に
優れた長波尾サージ耐量を持つ組成でもV1mA/tを400V/m
m と高くすると長波尾サージ耐量が低下するのである。
つまりある程度の高い温度で焼成しないと酸化亜鉛の焼
結が進まず、添加元素の素子内分布が一様でなくなり素
子特性が素子内でばらつくことによって特性が低下して
いると考えられる。従ってV1mA/tが大きくしかも長波尾
サージ耐量に優れた素子を得るためには、V1mA/tを大き
くするために低い温度で焼成し、粒径分布、素子内の特
性を均一化するためにある程度の高い温度で焼成する、
といった矛盾した焼成条件を要求されることになる。こ
のため、従来技術ではV1mA/tが大きい素子では長波尾サ
ージ耐量の優れた素子を得ることが困難であった。この
ため、本発明者らはV1mA/tを400V/mm と高くした素子に
おいて、素子内の電圧分布の均一性を向上させ、長波尾
サージ耐量の大きい電圧非直線抵抗体を得るため、Siと
Mnを添加した。SiとMn添加による各添加元素の相乗効果
によってZnO の粒成長を抑制しつつ、添加元素の拡散を
助長することで高いV1mAを有し、且つ、素子内の電圧分
布が均一な素子を作製できた。すなわち、従来の電圧非
直線抵抗体より長波尾サージ耐量を飛躍的に向上せしめ
た電圧非直線抵抗体を提供することができた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電圧非直線抵抗体（特願平11-175521 号）にもなお以下
に述べるような問題があった。SiとMn添加による各添加
元素の相乗効果によってZnO の粒成長を抑制しつつ、添
加元素の拡散を助長することにより高いV1mAを有し、且
つ、素子内の電圧分布が均一な素子が得られたことによ
り、長波尾耐量が飛躍的に向上したが、短波尾の8/20μ
s サージを印加した後のV1mAの劣化が依然大きい（すな
わち短波尾サージ耐量が小さい）という欠点があった。
本発明の目的は、大きい長波尾サ−ジ耐量を維持したま
ま、短波尾サ−ジ耐量の大きい電圧非直線抵抗体を提供
することにある。
電圧非直線抵抗体（特願平11-175521 号）にもなお以下
に述べるような問題があった。SiとMn添加による各添加
元素の相乗効果によってZnO の粒成長を抑制しつつ、添
加元素の拡散を助長することにより高いV1mAを有し、且
つ、素子内の電圧分布が均一な素子が得られたことによ
り、長波尾耐量が飛躍的に向上したが、短波尾の8/20μ
s サージを印加した後のV1mAの劣化が依然大きい（すな
わち短波尾サージ耐量が小さい）という欠点があった。
本発明の目的は、大きい長波尾サ−ジ耐量を維持したま
ま、短波尾サ−ジ耐量の大きい電圧非直線抵抗体を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、電圧非直線抵抗体はZnO を主成分として、これに
副成分として、いずれも金属元素の原子比で、稀土類元
素を0.08〜5.0 原子%、Coを0.1 〜10.0原子% 、Caを0.0
1〜1.0 原子% 、K 、Cs、Rbのうち少なくとも一種を0.0
1〜1.0 原子% 、Crを0.01〜1.0 原子% 、Al、Ga、Inの
うち少なくとも一種を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子%
添加し、Siを0.1 〜1.0 原子% 、Mnを0.1 〜1.0 原子%
、Biを0.7 〜1.1 原子% およびSbをSbとBiの添加比でS
b/Bi=0.8〜1.2 の範囲で添加し、さらにNbを0.05〜0.5
原子％の範囲で添加し焼成したものとする。
めに、電圧非直線抵抗体はZnO を主成分として、これに
副成分として、いずれも金属元素の原子比で、稀土類元
素を0.08〜5.0 原子%、Coを0.1 〜10.0原子% 、Caを0.0
1〜1.0 原子% 、K 、Cs、Rbのうち少なくとも一種を0.0
1〜1.0 原子% 、Crを0.01〜1.0 原子% 、Al、Ga、Inの
うち少なくとも一種を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子%
添加し、Siを0.1 〜1.0 原子% 、Mnを0.1 〜1.0 原子%
、Biを0.7 〜1.1 原子% およびSbをSbとBiの添加比でS
b/Bi=0.8〜1.2 の範囲で添加し、さらにNbを0.05〜0.5
原子％の範囲で添加し焼成したものとする。
【０００９】また、電圧非直線抵抗体はZnO を主成分と
して、これに副成分として、いずれも金属元素の原子比
で、稀土類元素を0.08〜5.0 原子% 、Coを0.1 〜10.0原
子%、Caを0.01〜1.0 原子% 、K 、Cs、Rbのうち少なく
とも一種を0.01〜1.0 原子%、Crを0.01〜1.0 原子% 、A
l、Ga、Inのうち少なくとも一種を総量で1 ×10-4〜5
×10-2原子% 、B を5 ×10-4〜1 ×10-1原子% 、Siを0.
1 〜1.0 原子% 、Mnを0.1 〜1.0 原子% 、Biを0.7 〜1.
1 原子% およびSbをSbとBiの添加比でSb/Bi=0.8 〜1.2
の範囲で添加し、さらにNbを0.05〜0.5 原子％の範囲で
添加し焼成したものとする。
して、これに副成分として、いずれも金属元素の原子比
で、稀土類元素を0.08〜5.0 原子% 、Coを0.1 〜10.0原
子%、Caを0.01〜1.0 原子% 、K 、Cs、Rbのうち少なく
とも一種を0.01〜1.0 原子%、Crを0.01〜1.0 原子% 、A
l、Ga、Inのうち少なくとも一種を総量で1 ×10-4〜5
×10-2原子% 、B を5 ×10-4〜1 ×10-1原子% 、Siを0.
1 〜1.0 原子% 、Mnを0.1 〜1.0 原子% 、Biを0.7 〜1.
1 原子% およびSbをSbとBiの添加比でSb/Bi=0.8 〜1.2
の範囲で添加し、さらにNbを0.05〜0.5 原子％の範囲で
添加し焼成したものとする。
【００１０】上記の本発明によれば、粒成長抑制作用を
有する3 価金属のNbを添加することによって、SiとMn添
加よる各添加元素の相乗効果によるZnO の粒成長をさら
に抑制しつつ、添加元素の拡散を助長する作用によっ
て、高いV1mAを有し、且つ、素子内の電圧分布が均一な
素子を作製できる。その結果として、出願中の従来の電
圧非直線抵抗体（特願平11-175521 号）よりもさらに短
波尾サージ耐量を向上せしめた電圧非直線抵抗体を提供
することができる。
有する3 価金属のNbを添加することによって、SiとMn添
加よる各添加元素の相乗効果によるZnO の粒成長をさら
に抑制しつつ、添加元素の拡散を助長する作用によっ
て、高いV1mAを有し、且つ、素子内の電圧分布が均一な
素子を作製できる。その結果として、出願中の従来の電
圧非直線抵抗体（特願平11-175521 号）よりもさらに短
波尾サージ耐量を向上せしめた電圧非直線抵抗体を提供
することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき説
明する。本発明による電圧非直線抵抗体は、ZnO と添加
成分の金属または化合物の混合物を酸素含有雰囲気のも
とで高温焼成し、燒結させることによって製造される。
添加成分は金属酸化物の形で添加されるが、焼成過程で
酸化物になり得る化合物、例えば炭酸塩、水酸化物、沸
化物およびその溶液なども用いることができ、あるいは
単体元素の形で用い、焼成過程で酸化物にすることもで
きる。
明する。本発明による電圧非直線抵抗体は、ZnO と添加
成分の金属または化合物の混合物を酸素含有雰囲気のも
とで高温焼成し、燒結させることによって製造される。
添加成分は金属酸化物の形で添加されるが、焼成過程で
酸化物になり得る化合物、例えば炭酸塩、水酸化物、沸
化物およびその溶液なども用いることができ、あるいは
単体元素の形で用い、焼成過程で酸化物にすることもで
きる。
【００１２】次に、本発明に係る電圧非直線抵抗体の実
施例について述べる。 実施例１〜６ 酸化亜鉛（ZnO ）粉末に、酸化プラセオジム（Pr6O11）
を0.5 原子% 、酸化コバルト（Co3O4 ）を5.0 原子% 、
炭酸カルシウム（CaCO3 ）を0.3 原子% 、炭酸カリウム
（K2CO3 ）を0.1 原子% 、酸化クロム（Cr2O3 ）を0.1
原子% 、酸化アルミニウム（Al2O3 ）を0.005 原子% 、
酸化ビスマス（Bi2O3 ）、酸化アンチモン（Sb2O3 ）粉
末を1.0 原子% 、酸化シリコン（SiO2）を0.2 原子% 、
酸化マンガン（MnO2）を0.2 原子% 添加し、さらに酸化
ニオブ（Nb2O5 ）粉末を表１に記載した所定の原子% に
相当する種々の量を添加し、バインダーを加えて十分に
混合した後、直径15.85mm の円盤状に加圧成形し、表１
に示す焼成温度で空気中で2 時間焼成して焼結体を得
た。得られた燒結体を厚さ1mm の試料に研磨し、電極を
両面に形成して、抵抗体の電気特性を測定した。
施例について述べる。 実施例１〜６ 酸化亜鉛（ZnO ）粉末に、酸化プラセオジム（Pr6O11）
を0.5 原子% 、酸化コバルト（Co3O4 ）を5.0 原子% 、
炭酸カルシウム（CaCO3 ）を0.3 原子% 、炭酸カリウム
（K2CO3 ）を0.1 原子% 、酸化クロム（Cr2O3 ）を0.1
原子% 、酸化アルミニウム（Al2O3 ）を0.005 原子% 、
酸化ビスマス（Bi2O3 ）、酸化アンチモン（Sb2O3 ）粉
末を1.0 原子% 、酸化シリコン（SiO2）を0.2 原子% 、
酸化マンガン（MnO2）を0.2 原子% 添加し、さらに酸化
ニオブ（Nb2O5 ）粉末を表１に記載した所定の原子% に
相当する種々の量を添加し、バインダーを加えて十分に
混合した後、直径15.85mm の円盤状に加圧成形し、表１
に示す焼成温度で空気中で2 時間焼成して焼結体を得
た。得られた燒結体を厚さ1mm の試料に研磨し、電極を
両面に形成して、抵抗体の電気特性を測定した。
【００１３】
【表１】 電気特性としては抵抗体に１mAの電流を流したときの電
極間電圧V1mA、同様に50A の電流を流したときの電極間
電圧をV50Aとし、V50AとV1mAの比を制限電圧比V50A/V1m
A として算出した。この制限電圧比は電圧非直線抵抗体
の保護レベルを表し、これが1 に近いほど保護レベルが
低く、通常の素子では1.45以下である。同様に10μA の
電流を流したときの電極間電圧を V10μA とし、 V10μ
A とV1mAの比を V10μA/V1mAとして算出した。この比は
電圧非直線抵抗体の漏れ電流の大小を表し、これが１に
近いほど漏れ電流が少なく、通常の素子では0.9 以上で
ある。また電気特性としては短波尾、長波尾サージ耐量
を求めた。短波尾サージ耐量は8/20μs のインパルス電
流4000A を2 分間隔で2 回流した後の、V1mAの変化率を
測定した。長波尾サージ耐量は、2ms 幅の方形波電流を
10A ステップで印加して、貫通破壊、沿面破壊のない最
大電流値から算出した。算出式は以下の通りである。
極間電圧V1mA、同様に50A の電流を流したときの電極間
電圧をV50Aとし、V50AとV1mAの比を制限電圧比V50A/V1m
A として算出した。この制限電圧比は電圧非直線抵抗体
の保護レベルを表し、これが1 に近いほど保護レベルが
低く、通常の素子では1.45以下である。同様に10μA の
電流を流したときの電極間電圧を V10μA とし、 V10μ
A とV1mAの比を V10μA/V1mAとして算出した。この比は
電圧非直線抵抗体の漏れ電流の大小を表し、これが１に
近いほど漏れ電流が少なく、通常の素子では0.9 以上で
ある。また電気特性としては短波尾、長波尾サージ耐量
を求めた。短波尾サージ耐量は8/20μs のインパルス電
流4000A を2 分間隔で2 回流した後の、V1mAの変化率を
測定した。長波尾サージ耐量は、2ms 幅の方形波電流を
10A ステップで印加して、貫通破壊、沿面破壊のない最
大電流値から算出した。算出式は以下の通りである。
【００１４】
【数１】長波尾サージ耐量[J/cm3]=最大電流[A] ×V50A
[V] ×0.002[s]／素子の体積[cm3] 表１に作製した素子の電気特性、各サージ耐量の測定結
果を示す。表１にはNbを添加してない従来例、特願平2-
149103号に記載の短波尾サージ耐量の大きなBi、Sb、S
i、Mn、Nbが添加されてないPr系である比較例１、およ
びNbに替えてNbと同じ粒成長抑制作用を持つ3 価のW
を、WO3 を用いて、0.2 原子％添加した比較例２を付記
してある。
[V] ×0.002[s]／素子の体積[cm3] 表１に作製した素子の電気特性、各サージ耐量の測定結
果を示す。表１にはNbを添加してない従来例、特願平2-
149103号に記載の短波尾サージ耐量の大きなBi、Sb、S
i、Mn、Nbが添加されてないPr系である比較例１、およ
びNbに替えてNbと同じ粒成長抑制作用を持つ3 価のW
を、WO3 を用いて、0.2 原子％添加した比較例２を付記
してある。
【００１５】表１より、Nbを0.05から0.5 原子% 添加し
たことにより、8/20μs のインパルス電流4000A を印加
したときのV1mAの変化が従来例の素子よりも少なく、そ
の値は10% 未満であることが判る。すなわち、比較例１
で示した短波尾サージ耐量のPr系素子に匹敵するほど短
波尾サージ耐量が改善されている。なおかつ、本実施例
のNbを0.05から0.5 原子% 添加した素子は、 V10μA/V1
mA特性、 V50A/V1mA特性は従来素子にくらべ若干特性低
下するものの V10μA/V1mA特性で0.8 以上、 V50A/V1mA
特性で1.50以下の良好な特性を維持している。また、長
波尾サージ耐量も従来と同等以上を保持している。
たことにより、8/20μs のインパルス電流4000A を印加
したときのV1mAの変化が従来例の素子よりも少なく、そ
の値は10% 未満であることが判る。すなわち、比較例１
で示した短波尾サージ耐量のPr系素子に匹敵するほど短
波尾サージ耐量が改善されている。なおかつ、本実施例
のNbを0.05から0.5 原子% 添加した素子は、 V10μA/V1
mA特性、 V50A/V1mA特性は従来素子にくらべ若干特性低
下するものの V10μA/V1mA特性で0.8 以上、 V50A/V1mA
特性で1.50以下の良好な特性を維持している。また、長
波尾サージ耐量も従来と同等以上を保持している。
【００１６】なお、本実施例では、副成分の添加量をそ
れぞれ１点とする配合組成のみを示したが、副成分とし
て、次の範囲すなわち、いずれも金属元素の原子比で、
少なくとも一種の稀土類元素を総量で0.08〜5.0 原子%
、コバルト（Co）を0.1 〜10.0原子% 、カルシウム（C
a）を0.01〜1.0 原子% 、カリウム（K ）、セシウム（C
s）、ルビジウム（Rb）のうち少なくとも一種を総量で
0.01〜1.0 原子% 、クロム（Cr）を0.01〜1.0 原子% 、
アルミニウム（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（I
n）のうち少なくとも一種を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2
原子% 、シリコン（Si）を0.1 〜1.0 原子% 、マンガン
（Mn）を0.1 〜1.0 原子% 、ビスマス（Bi）を0.7 〜1.
1 原子% およびアンチモン（Sb）をビスマス（Bi）との
添加比でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加した場合におい
ても、別途実験の結果、同様の特性向上が得られたこと
を確認した。また、稀土類元素としてPrのみを示した
が、Pr以外の稀土類元素を用いても良い。また、K はこ
の他にCsやRb、またはK 、Cs、Rbの同時添加、Alはこの
他にGaやIn、またはAl、Ga、Inの同時添加としてもよ
い。このような組成系においても、本発明の主眼である
上述と同様の効果が得られることが、別途実験の結果確
かめた。
れぞれ１点とする配合組成のみを示したが、副成分とし
て、次の範囲すなわち、いずれも金属元素の原子比で、
少なくとも一種の稀土類元素を総量で0.08〜5.0 原子%
、コバルト（Co）を0.1 〜10.0原子% 、カルシウム（C
a）を0.01〜1.0 原子% 、カリウム（K ）、セシウム（C
s）、ルビジウム（Rb）のうち少なくとも一種を総量で
0.01〜1.0 原子% 、クロム（Cr）を0.01〜1.0 原子% 、
アルミニウム（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（I
n）のうち少なくとも一種を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2
原子% 、シリコン（Si）を0.1 〜1.0 原子% 、マンガン
（Mn）を0.1 〜1.0 原子% 、ビスマス（Bi）を0.7 〜1.
1 原子% およびアンチモン（Sb）をビスマス（Bi）との
添加比でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加した場合におい
ても、別途実験の結果、同様の特性向上が得られたこと
を確認した。また、稀土類元素としてPrのみを示した
が、Pr以外の稀土類元素を用いても良い。また、K はこ
の他にCsやRb、またはK 、Cs、Rbの同時添加、Alはこの
他にGaやIn、またはAl、Ga、Inの同時添加としてもよ
い。このような組成系においても、本発明の主眼である
上述と同様の効果が得られることが、別途実験の結果確
かめた。
【００１７】W 添加の場合は、Nb添加と同様に、 V1mA/
t を約400V/mm にするための焼成温度が高いことから粒
成長抑制の効果は発揮されているものの、従来素子に比
べて全ての特性は悪化した。 実施例７ 酸化亜鉛（ZnO ）粉末に、酸化プラセオジム（Pr6O11）
を0.5 原子% 、酸化コバルト（Co3O4 ）を5.0 原子% 、
炭酸カルシウム（CaCO3 ）を0.3 原子% 、炭酸カリウム
（K2CO3 ）を0.1 原子% 、酸化クロム（Cr2O3 ）を0.1
原子% 、酸化アルミニウム（Al2O3 ）を0.005 原子% 、
酸化ビスマス（Bi2O3 ）、酸化アンチモン（Sb2O3 ）粉
末を1.0 原子% 、酸化シリコン（SiO2）を0.2 原子% 、
酸化マンガン（MnO2）を0.2 原子% 、ホウ素（B ）を5
×10-3原子% 添加し、さらにニオブを0.05〜0.5 原子％
添加し焼成した電圧比直線抵抗体を試作したところ、実
施例１〜６と同様の効果が得られた。
t を約400V/mm にするための焼成温度が高いことから粒
成長抑制の効果は発揮されているものの、従来素子に比
べて全ての特性は悪化した。 実施例７ 酸化亜鉛（ZnO ）粉末に、酸化プラセオジム（Pr6O11）
を0.5 原子% 、酸化コバルト（Co3O4 ）を5.0 原子% 、
炭酸カルシウム（CaCO3 ）を0.3 原子% 、炭酸カリウム
（K2CO3 ）を0.1 原子% 、酸化クロム（Cr2O3 ）を0.1
原子% 、酸化アルミニウム（Al2O3 ）を0.005 原子% 、
酸化ビスマス（Bi2O3 ）、酸化アンチモン（Sb2O3 ）粉
末を1.0 原子% 、酸化シリコン（SiO2）を0.2 原子% 、
酸化マンガン（MnO2）を0.2 原子% 、ホウ素（B ）を5
×10-3原子% 添加し、さらにニオブを0.05〜0.5 原子％
添加し焼成した電圧比直線抵抗体を試作したところ、実
施例１〜６と同様の効果が得られた。
【００１８】この場合も、副成分を実施例１〜６に説明
した範囲とし、さらにホウ素の添加量を5 ×10-4〜1 ×
10-1原子% の範囲とした場合においても別途実験の結
果、同様の特性向上が得られたことを確認した。また、
稀土類元素としてPrのみを示したが、Pr以外の稀土類元
素を用いても良い。また、K はこの他にCsやRb、または
K 、Cs、Rbの同時添加、Alはこの他にGaやIn、またはA
l、Ga、Inの同時添加としてもよい。このような組成系
においても、本発明の主眼である上述と同様の効果が得
られることを別途実験の結果確かめた。
した範囲とし、さらにホウ素の添加量を5 ×10-4〜1 ×
10-1原子% の範囲とした場合においても別途実験の結
果、同様の特性向上が得られたことを確認した。また、
稀土類元素としてPrのみを示したが、Pr以外の稀土類元
素を用いても良い。また、K はこの他にCsやRb、または
K 、Cs、Rbの同時添加、Alはこの他にGaやIn、またはA
l、Ga、Inの同時添加としてもよい。このような組成系
においても、本発明の主眼である上述と同様の効果が得
られることを別途実験の結果確かめた。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ZnO を主成分とし、こ
れに副成分として、いずれも金属元素の原子比で、少な
くとも一種の稀土類元素を総量で0.08〜5.0 原子% 、Co
を0.1〜10.0原子% 、Caを0.01〜1.0 原子% 、K 、Cs、R
bのうち少なくとも一種を総量で0.01〜1.0 原子% 、Cr
を0.01〜1.0 原子% 、Al、Ga、Inのうち少なくとも一種
を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子% 、Siを0.1 〜1.0 原
子% 、Mnを0.1 〜1.0 原子% 、Biを0.7 〜1.1 原子% お
よびSbをBiとの添加比でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加
したものに、あるいは上記の組成にさらにB を5 ×10-4
〜1 ×10-1原子%添加したものに、さらにNbを0.05〜0.5
原子％添加して焼成したため、NbがSiとMn添加よる各
添加元素の相乗効果によるZnO の粒成長をさらに抑制し
つつ、添加元素の拡散を助長するので、V1mA/tが400V/m
m と高く、長波尾サ−ジ耐量を維持したまま短波尾サ−
ジ耐量が大きく、信頼性の高い電圧非直線抵抗体が得ら
れる。
れに副成分として、いずれも金属元素の原子比で、少な
くとも一種の稀土類元素を総量で0.08〜5.0 原子% 、Co
を0.1〜10.0原子% 、Caを0.01〜1.0 原子% 、K 、Cs、R
bのうち少なくとも一種を総量で0.01〜1.0 原子% 、Cr
を0.01〜1.0 原子% 、Al、Ga、Inのうち少なくとも一種
を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子% 、Siを0.1 〜1.0 原
子% 、Mnを0.1 〜1.0 原子% 、Biを0.7 〜1.1 原子% お
よびSbをBiとの添加比でSb/Bi=0.8 〜1.2 の範囲で添加
したものに、あるいは上記の組成にさらにB を5 ×10-4
〜1 ×10-1原子%添加したものに、さらにNbを0.05〜0.5
原子％添加して焼成したため、NbがSiとMn添加よる各
添加元素の相乗効果によるZnO の粒成長をさらに抑制し
つつ、添加元素の拡散を助長するので、V1mA/tが400V/m
m と高く、長波尾サ−ジ耐量を維持したまま短波尾サ−
ジ耐量が大きく、信頼性の高い電圧非直線抵抗体が得ら
れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 徳久 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G030 AA01 AA04 AA08 AA20 AA22 AA25 AA28 AA32 AA34 AA36 AA37 AA42 AA43 BA04 5E034 CB01 CC06 DA03 DE07
Claims (2)
- 【請求項１】酸化亜鉛（ZnO ）を主成分とし、これに副
成分として、いずれも金属元素の原子比で、少なくとも
一種の稀土類元素を総量で0.08〜5.0 原子%、コバルト
（Co）を0.1 〜10.0原子% 、カルシウム（Ca）を0.01〜
1.0 原子% 、カリウム（K ）、セシウム（Cs）、ルビジ
ウム（Rb）のうち少なくとも一種を総量で0.01〜1.0 原
子% 、クロム（Cr）を0.01〜1.0 原子% 、アルミニウム
（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）のうち少な
くとも一種を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子% 、シリコ
ン（Si）を0.1 〜1.0 原子% 、マンガン（Mn）を0.1 〜
1.0 原子% 、ビスマス（Bi）を0.7 〜1.1 原子% および
アンチモン（Sb）をビスマス（Bi）との添加比でSb/Bi=
0.8 〜1.2 の範囲で添加し、さらにニオブ（Nb）を0.05
〜0.5 原子％添加し焼成してなることを特徴とする電圧
非直線抵抗体。 - 【請求項２】酸化亜鉛（ZnO ）を主成分とし、これに副
成分として、いずれも金属元素の原子比で、少なくとも
一種の稀土類元素を総量で0.08〜5.0 原子%、コバルト
（Co）を0.1 〜10.0原子% 、カルシウム（Ca）を0.01〜
1.0 原子% 、カリウム（K ）、セシウム（Cs）、ルビジ
ウム（Rb）のうち少なくとも一種を総量で0.01〜1.0 原
子% 、クロム（Cr）を0.01〜1.0 原子% 、アルミニウム
（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）のうち少な
くとも一種を総量で1 ×10-4〜5 ×10-2原子% 、ホウ素
（B ）を5 ×10-4〜1 ×10-1原子% 、シリコン（Si）を
0.1 〜1.0 原子% 、マンガン（Mn）を0.1 〜1.0 原子%
、ビスマス（Bi）を0.7〜1.1 原子% およびアンチモン
（Sb）をビスマス（Bi）との添加比でSb/Bi=0.8〜1.2
の範囲で添加し、さらにニオブ（Nb）を0.05〜0.5 原子
％添加し焼成してなることを特徴とする電圧非直線抵抗
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002755A JP2001196206A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000002755A JP2001196206A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001196206A true JP2001196206A (ja) | 2001-07-19 |
Family
ID=18531821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000002755A Pending JP2001196206A (ja) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001196206A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008277786A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗体磁器組成物および電圧非直線性抵抗体素子 |
| KR100960522B1 (ko) | 2007-07-10 | 2010-06-03 | 티디케이가부시기가이샤 | 전압 비직선성 저항체 자기 조성물, 전자 부품 및 적층 칩배리스터 |
-
2000
- 2000-01-11 JP JP2000002755A patent/JP2001196206A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008277786A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Tdk Corp | 電圧非直線性抵抗体磁器組成物および電圧非直線性抵抗体素子 |
| KR100960522B1 (ko) | 2007-07-10 | 2010-06-03 | 티디케이가부시기가이샤 | 전압 비직선성 저항체 자기 조성물, 전자 부품 및 적층 칩배리스터 |
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