JP2613327B2 - Barium titanate-based porcelain semiconductor - Google Patents

Barium titanate-based porcelain semiconductor

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JP2613327B2 JP17816391A JP17816391A JP2613327B2 JP 2613327 B2 JP2613327 B2 JP 2613327B2 JP 17816391 A JP17816391 A JP 17816391A JP 17816391 A JP17816391 A JP 17816391A JP 2613327 B2 JP2613327 B2 JP 2613327B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、キュリー点以上の温度
において正の抵抗温度係数を有し、室温抵抗率が小さ
く、さらに耐電圧が高い優れたPTC特性を有するチタ
ン酸バリウム系磁器半導体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a barium titanate-based ceramic semiconductor having a positive temperature coefficient of resistance at a temperature equal to or higher than the Curie point, a low room temperature resistivity, and a high withstand voltage and excellent PTC characteristics. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】チタン酸バリウムは、1010Ω・cm以
上の高い比抵抗をもつ絶縁体であるが、このチタン酸バ
リウムに、ビスマス、ニオブ、タングステン、タンタ
ル、アンチモン、あるいは、希土類元素を微量添加する
ことにより、比抵抗が106 Ω・cm以下の半導体磁器
となることが従来より知られている。さらに、例えば特
開昭53−59888号公報等には、希土類元素、タン
タル、ニオブ、またはアンチモンを含有するチタン酸バ
リウム系磁器半導体組成物に二酸化ケイ素を添加し、酸
素の存在下で焼成することによって磁器半導体組成物と
しての電気特性が向上することが記載されている。
2. Description of the Related Art Barium titanate is an insulator having a high specific resistance of 10 10 Ω · cm or more, and bismuth, niobium, tungsten, tantalum, antimony, or a rare earth element is added to barium titanate. It has been conventionally known that the addition thereof results in a semiconductor porcelain having a specific resistance of 10 6 Ω · cm or less. Furthermore, for example, JP-A-53-59888 discloses that a barium titanate-based porcelain semiconductor composition containing a rare earth element, tantalum, niobium, or antimony is added with silicon dioxide and fired in the presence of oxygen. It describes that the electrical properties as a porcelain semiconductor composition are improved.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
チタン酸バリウム系磁器半導体は、キュリー点以上の温
度で正の抵抗温度係数を有すると共に室温における抵抗
率が小さい素子は少なく、さらに耐電圧が高いというよ
うな物性を示すものはほとんど得られていない。
However, conventional barium titanate-based porcelain semiconductors have a positive temperature coefficient of resistance at a temperature above the Curie point, have few elements having a low resistivity at room temperature, and have a high withstand voltage. Almost no such physical properties have been obtained.

【0004】そのため、電流容量の小さい回路中におい
て高い耐電圧を要する素子としては、従来のPTC素子
では対応できないという問題を生じている。
For this reason, there is a problem that a conventional PTC element cannot be used as an element requiring a high withstand voltage in a circuit having a small current capacity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のチタン酸バリウ
ム系磁器半導体は、上記課題を解決するために、キュリ
ー点移動物質を含むチタン酸バリウム系磁器半導体にお
いて、チタン酸バリウム系基体組成物に対して0.07〜
0.17モル%の五酸化アンチモンを半導体化剤として含
み、かつ、0.01〜0.5モル%の窒化ホウ素を含むこと
を特徴としている。
According to the present invention, there is provided a barium titanate-based ceramic semiconductor comprising: a barium titanate-based ceramic composition containing a Curie point transfer substance; 0.07 ~
It is characterized in that it contains 0.17 mol% of antimony pentoxide as a semiconducting agent and contains 0.01 to 0.5 mol% of boron nitride.

【0006】[0006]

【作用】上記のように、半導体化剤としてチタン酸バリ
ウム系基体組成物に対して0.07〜0.17モル%の範囲
の五酸化アンチモンを含ませることにより半導体化が容
易に行え、しかも、チタン酸バリウム系基体組成物に対
して0.01〜0.5モル%の範囲の窒化ホウ素を添加する
ことにより、五酸化アンチモンによる半導体化を損なう
ことなく、室温での抵抗率が小さく、かつ、高い耐電圧
を有するチタン酸バリウム系磁器半導体が得られる。
As described above, by incorporating antimony pentoxide in the range of 0.07 to 0.17 mol% with respect to the barium titanate-based substrate composition as a semiconducting agent, a semiconductor can be easily formed, and By adding boron nitride in the range of 0.01 to 0.5 mol% to the barium titanate-based substrate composition, the resistivity at room temperature is small without impairing the semiconductor formation by antimony pentoxide, In addition, a barium titanate-based ceramic semiconductor having a high withstand voltage can be obtained.

【0007】[0007]

【実施例】キュリー点移動物質を含むチタン酸バリウム
系基体組成物に、半導体化剤を加えて焼成することによ
り得られるチタン酸バリウム系磁器半導体において、特
に、五酸化アンチモン(Sb2 5 )を半導体化剤とし
て用いると共に、さらに窒化ホウ素(BN)を添加した
時の室温における抵抗率及び耐電圧等についての評価テ
ストを、下記の条件のもとに行った。
EXAMPLE A barium titanate-based ceramic semiconductor obtained by adding a semiconducting agent to a barium titanate-based substrate composition containing a Curie point transfer substance and firing the same is particularly preferable for antimony pentoxide (Sb 2 O 5 ). Was used as a semiconducting agent, and an evaluation test for the resistivity and the withstand voltage at room temperature when boron nitride (BN) was further added was performed under the following conditions.

【0008】すなわち、キュリー点移動物質として炭酸
ストロンチウム(SrCO3 )を、また、鉱化剤として
炭酸マンガンを、さらに、電圧依存性安定剤として二酸
化ケイ素を出発原料中に配合する。
That is, strontium carbonate (SrCO 3 ) is used as a Curie point transfer substance, manganese carbonate is used as a mineralizer, and silicon dioxide is used as a voltage-dependent stabilizer.

【0009】また、所定の配合を行った後、自動乳鉢に
おいて、1〜24時間エタノール(特級試薬)の存在下
で湿式混合し、乾燥した後、1000〜1400℃にお
いて1〜3時間仮焼する。仮焼した配合物を粉砕し、自
動乳鉢においてPVA(ポリビニルアルコール)2〜8
wt%の水溶液を加えて1〜6時間混合し、乾燥した後
に充分粉砕する。こうして得られる粉末を円盤状成形器
において成形した後、その成形物を1300〜1400
℃において0〜10時間保持し、焼成する。これによ
り、チタン酸バリウム系磁器半導体が得られ、この試料
を用いて、キュリー点、室温抵抗率、抵抗の立ち上がり
幅、直流耐電圧をそれぞれ測定する。
[0009] After the prescribed blending, the mixture is wet-mixed in an automatic mortar for 1 to 24 hours in the presence of ethanol (special grade reagent), dried, and then calcined at 1000 to 1400 ° C for 1 to 3 hours. . The calcined compound is crushed, and PVA (polyvinyl alcohol) 2-8 in an automatic mortar.
A wt% aqueous solution is added, mixed for 1 to 6 hours, dried and pulverized sufficiently. After the powder thus obtained is molded in a disc-shaped molding machine, the molded product is placed in the range of 1300 to 1400
Hold at 0 ° C. for 0 to 10 hours and bake. As a result, a barium titanate-based porcelain semiconductor is obtained, and the Curie point, the room temperature resistivity, the rising width of the resistance, and the DC withstand voltage are measured using this sample.

【0010】以下、五酸化アンチモン(Sb2 5 )を
チタン酸バリウム系基体組成物に対して0.07〜0.20
モル%の範囲で配合し、また、窒化ホウ素(BN)を0
〜0.50モル%の範囲でそれぞれ変化させて行った中か
ら、いくつかのテスト結果について、より詳細な配合
比、及び製造条件と共に説明する。
Hereinafter, antimony pentoxide (Sb 2 O 5 ) is added to the barium titanate-based substrate composition in an amount of 0.07 to 0.20.
Mol%, and boron nitride (BN)
Some of the test results are described together with more detailed compounding ratios and production conditions from the results obtained by changing the respective ranges in the range of ~ 0.50 mol%.

【0011】〔実施例1〕無水炭酸バリウム(BaCO
3 ,日本化学工業社製高純度品)68.03g、高純度二
酸化チタン(TiO2 ,東邦チタニウム社製)28.99
g、無水炭酸ストロンチウム(SrCO3 ,本荘ケミカ
ル社製)2.68g、炭酸マンガン(MnCO3 ,和光純
薬社製99.9%)0.0209g、二酸化ケイ素(SiO
2 ,東芝セラミックス社製US−85)0.1090g、
五酸化アンチモン(Sb2 5 ,レアメタリック社製9
9.9%)0.1644g、及び窒化ホウ素(BN,和光純
薬社製特級試薬)0.0045gを配合した。
Example 1 Anhydrous barium carbonate (BaCO)
3 , 68.03 g of high purity product manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., 28.99 g of high purity titanium dioxide (TiO 2 , manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.)
g, anhydrous strontium carbonate (SrCO 3 , manufactured by Honjo Chemical Co.) 2.68 g, manganese carbonate (MnCO 3 , 99.9% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.0209 g, silicon dioxide (SiO 2)
2 , Toshiba Ceramics US-85) 0.1090 g,
Antimony pentoxide (Sb 2 O 5 , 9 manufactured by Rare Metallic)
0.1644 g of 9.9%) and 0.0045 g of boron nitride (BN, a special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were blended.

【0012】上記の配合物を、内径200mmのアルミ
ナ乳鉢に入れ、自動乳鉢において3時間エタノール(特
級試薬)の存在下で湿式配合した後、その混合物を13
0℃において乾燥した。その後、乾燥混合物を90mm
×90mmのアルミナルツボ(三菱鉱業セメント社製,
DFA−PS99)に入れ、これを電気炉に入れて18
0℃/hの昇温速度において1150℃まで加熱し、1
150℃で2時間仮焼した。
The above composition was placed in an alumina mortar having an inner diameter of 200 mm, and wet-blended in an automatic mortar for 3 hours in the presence of ethanol (special grade reagent).
Dried at 0 ° C. Then, the dry mixture is 90 mm
× 90mm alumina crucible (Mitsubishi Mining Cement Co., Ltd.,
DFA-PS99).
At a heating rate of 0 ° C / h to 1150 ° C,
Calcination was performed at 150 ° C. for 2 hours.

【0013】その仮焼物を乳鉢で粉砕した後、自動乳鉢
において2wt%PVA水溶液約100ccと共に3時
間撹拌した後、130℃で乾燥した。
The calcined product was pulverized in a mortar, stirred in an automatic mortar with about 100 cc of a 2 wt% PVA aqueous solution for 3 hours, and dried at 130 ° C.

【0014】このようにして得られた乾燥物を乳鉢でよ
く粉砕し、PVA配合の粉末を成形用金型(内径12.
5mm、高さ35mm)に入れ、1トン/cm2 の圧力
で加圧成形し、その成形物を次の条件にて焼成した。
The dried product thus obtained is pulverized well in a mortar, and a powder containing PVA is molded into a molding die (with an inner diameter of 12.
(5 mm, height 35 mm), and pressure-molded at a pressure of 1 ton / cm 2 , and the molded product was fired under the following conditions.

【0015】 〔温度範囲〕 〔昇温または降温の条件〕 室温〜800℃ 145℃/hの昇温 800℃ 2時間保持 800〜1360℃ 150℃/hの昇温 1360℃ 15分間保持 1360〜1000℃ 360℃/hの降温 1000〜550℃ 245℃/hの降温 550℃ 温度コントロールの終了 焼成後の試料は室温に冷却した後、錠剤状成形物の円盤
面にオーミック性の銀電極(デグサ社製)を塗布し、5
80℃で5分間焼付けて電極を形成した。さらに、その
電極上にカバー電極(デグサ社製)を塗布し、560℃
で5分間焼付けを行って、チタン酸バリウム系磁器半導
体の試料を得た。
[Temperature range] [Conditions for raising or lowering the temperature] Room temperature to 800 ° C. 145 ° C./h Temperature increase 800 ° C. Hold for 2 hours 800 to 1360 ° C. 150 ° C./h Temperature increase 1360 ° C. Hold for 15 minutes 1360 to 1000 Temperature drop of 360 ° C / h 1000-550 ° C Temperature drop of 245 ° C / h 550 ° C Termination of temperature control After the fired sample is cooled to room temperature, an ohmic silver electrode (Degussa 5) and apply 5
The electrode was formed by baking at 80 ° C. for 5 minutes. Further, a cover electrode (made by Degussa Co., Ltd.) is applied on the electrode,
For 5 minutes to obtain a barium titanate-based ceramic semiconductor sample.

【0016】このチタン酸バリウム系磁器半導体の原料
の配合組成は以下の通りである。
The composition of the raw materials of the barium titanate-based ceramic semiconductor is as follows.

【0017】 (Ba0.95Sr0.05)TiO3+0.0005MnO2+0.005SiO2 +0.0014Sb2O5 +0.0005BN この試料のキュリー点は108℃であり、抵抗の立ち上
がり幅は2.4桁であった。また、試料の室温における抵
抗率は5.68Ω・cmであった。電流−電圧特性を測定
した結果、直流耐電圧は24.4V/mmであった。
(Ba 0.95 Sr 0.05 ) TiO 3 + 0.0005MnO 2 + 0.005SiO 2 + 0.0014Sb 2 O 5 + 0.0005BN The Curie point of this sample is 108 ° C., and the rise width of the resistance is 2.4 digits. Was. The resistivity of the sample at room temperature was 5.68 Ω · cm. As a result of measuring current-voltage characteristics, the DC withstand voltage was 24.4 V / mm.

【0018】〔実施例2〕無水炭酸バリウム(BaCO
3 ,日本化学工業社製高純度品)68.03g、高純度二
酸化チタン(TiO2 ,東邦チタニウム社製)28.99
g、無水炭酸ストロンチウム(SrCO3 ,本荘ケミカ
ル社製)2.68g、炭酸マンガン(MnCO3 ,和光純
薬社製99.9%)0.0209g、二酸化ケイ素(SiO
2 ,東芝セラミックス社製US−85)0.1090g、
五酸化アンチモン(Sb2 5 ,レアメタリック社製9
9.99%)0.1644g、及び窒化ホウ素(BN,和光
純薬社製特級試薬)0.0090gを配合した。
Example 2 Anhydrous barium carbonate (BaCO)
3 , 68.03 g of high purity product manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., 28.99 g of high purity titanium dioxide (TiO 2 , manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.)
g, anhydrous strontium carbonate (SrCO 3 , manufactured by Honjo Chemical Co.) 2.68 g, manganese carbonate (MnCO 3 , 99.9% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.0209 g, silicon dioxide (SiO 2)
2 , Toshiba Ceramics US-85) 0.1090 g,
Antimony pentoxide (Sb 2 O 5 , 9 manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.)
(0.199%), 0.1644 g, and 0.0090 g of boron nitride (BN, special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were blended.

【0019】上記の配合で、実施例1と同様な操作でチ
タン酸バリウム系磁器半導体を作製した。
With the above composition, a barium titanate-based ceramic semiconductor was produced in the same manner as in Example 1.

【0020】このチタン酸バリウム系磁器半導体の原料
の配合組成は以下の通りである。
The composition of the raw materials for the barium titanate-based porcelain semiconductor is as follows.

【0021】 (Ba0.95Sr0.05)TiO3+0.0005MnO2+0.005SiO2 +0.0014Sb2O5 +0.001BN 焼成後の試料に実施例1と同様に電極を形成し、電気特
性を測定した。
(Ba 0.95 Sr 0.05 ) TiO 3 + 0.0005MnO 2 + 0.005SiO 2 + 0.0014Sb 2 O 5 + 0.001BN An electrode was formed on the fired sample in the same manner as in Example 1, and the electrical characteristics were measured.

【0022】この試料のキュリー点は107℃であり、
抵抗の立ち上がり幅は2.5桁(180℃までの測定)で
あった。また、試料の室温における抵抗率は6.75Ω・
cmであった。電流−電圧特性を測定した結果、直流耐
電圧は26.2V/mmであった。
The Curie point of this sample is 107 ° C.
The rise width of the resistance was 2.5 digits (measured up to 180 ° C.). The resistivity of the sample at room temperature is 6.75Ω ·
cm. As a result of measuring the current-voltage characteristics, the DC withstand voltage was 26.2 V / mm.

【0023】〔比較例1〕無水炭酸バリウム(BaCO
3 ,日本化学工業社製高純度品)68.03g、高純度二
酸化チタン(TiO2 ,東邦チタニウム社製)28.99
g、無水炭酸ストロンチウム(SrCO3 ,本荘ケミカ
ル社製)2.68g、炭酸マンガン(MnCO3 ,和光純
薬社製99.9%)0.0209g、二酸化ケイ素(SiO
2 ,東芝セラミックス社製US−85)0.1090g、
及び五酸化アンチモン(Sb2 5 ,レアメタリック社
製99.99%)0.1761gを配合した。
Comparative Example 1 Anhydrous barium carbonate (BaCO)
3 , 68.03 g of high purity product manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., 28.99 g of high purity titanium dioxide (TiO 2 , manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.)
g, anhydrous strontium carbonate (SrCO 3 , manufactured by Honjo Chemical Co.) 2.68 g, manganese carbonate (MnCO 3 , 99.9% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.0209 g, silicon dioxide (SiO 2)
2 , Toshiba Ceramics US-85) 0.1090 g,
And 0.1761 g of antimony pentoxide (Sb 2 O 5 , 99.99% manufactured by Rare Metallic) was blended.

【0024】上記の配合で、実施例1と同様な操作でチ
タン酸バリウム系磁器半導体を作製した。
With the above composition, a barium titanate-based ceramic semiconductor was produced in the same manner as in Example 1.

【0025】このチタン酸バリウム系磁器半導体の原料
の配合組成は以下の通りである。
The composition of the raw materials for the barium titanate ceramic semiconductor is as follows.

【0026】 (Ba0.95Sr0.05)TiO3+0.0005MnO2+0.005SiO2 +0.0015Sb2O5 この試料のキュリー点は105℃であり、抵抗の立ち上
がり幅は2.3桁であった。また試料の室温における抵抗
率は4.84Ω・cmであった。電流−電圧特性の測定結
果を測定した結果、直流耐電圧は13.0V/mmであっ
た。
(Ba 0.95 Sr 0.05 ) TiO 3 + 0.0005MnO 2 + 0.005SiO 2 + 0.0015Sb 2 O 5 The Curie point of this sample was 105 ° C., and the rise width of the resistance was 2.3 digits. The resistivity of the sample at room temperature was 4.84 Ω · cm. As a result of measuring the current-voltage characteristics, the DC withstand voltage was 13.0 V / mm.

【0027】〔比較例2〕無水炭酸バリウム(BaCO
3 ,日本化学工業社製高純度品)68.04g、高純度二
酸化チタン(TiO2 ,東邦チタニウム社製)29.00
g、無水炭酸ストロンチウム(SrCO3 ,本荘ケミカ
ル社製)2.70g、炭酸マンガン(MnCO3 ,和光純
薬社製99.9%)0.0209g、二酸化ケイ素(SiO
2 ,東芝セラミックス社製US−85)0.1090g、
酸化アンチモン(Sb2 3 ,レアメタリック社製99.
9%)0.1058g、及び五酸化タンタル(Ta
2 5 ,レアメタリック社製99.9%)0.0481gを
配合した。
[Comparative Example 2] Anhydrous barium carbonate (BaCO
3 , 68.04 g of high purity product manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., 29.00 g of high purity titanium dioxide (TiO 2 , manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.)
g, anhydrous strontium carbonate (SrCO 3 , manufactured by Honjo Chemical Co.) 2.70 g, manganese carbonate (MnCO 3 , 99.9% manufactured by Wako Pure Chemical Industries) 0.0209 g, silicon dioxide (SiO 2)
2 , Toshiba Ceramics US-85) 0.1090 g,
Antimony oxide (Sb 2 O 3 , manufactured by Rare Metallic Co., Ltd., 99.
0.158 g and tantalum pentoxide (Ta)
0.0481 g of 2 O 5 (99.9%, manufactured by Rare Metallic Co., Ltd.).

【0028】なお、ここでは半導体化剤として、酸化ア
ンチモン及び五酸化タンタルを用いた。
Here, antimony oxide and tantalum pentoxide were used as the semiconducting agent.

【0029】上記の配合で、実施例1と同様な操作でチ
タン酸バリウム系磁器半導体を作製した。
With the above composition, a barium titanate-based ceramic semiconductor was produced in the same manner as in Example 1.

【0030】このチタン酸バリウム系磁器半導体の原料
の配合組成は以下の通りである。
The composition of the raw materials for the barium titanate-based porcelain semiconductor is as follows.

【0031】 (Ba0.95Sr0.05)TiO3+0.0005MnO2+0.005SiO2 +0.001Sb2O3+0.0003Ta2O5 焼成後の試料に実施例1と同様に電極を形成し、電気特
性を測定した。
(Ba 0.95 Sr 0.05 ) TiO 3 + 0.0005MnO 2 + 0.005SiO 2 + 0.001Sb 2 O 3 + 0.0003Ta 2 O 5 An electrode was formed on the fired sample in the same manner as in Example 1, and the electrical characteristics were measured. It was measured.

【0032】この試料のキュリー点は105℃であり、
抵抗の立ち上がり幅は4.0桁であった。また、試料の室
温における抵抗率は6.22Ω・cmであった。電流−電
圧特性を測定した結果、直流電圧は13.1V/mmであ
った。
The Curie point of this sample is 105 ° C.
The rise width of the resistance was 4.0 digits. The resistivity of the sample at room temperature was 6.22 Ω · cm. As a result of measuring the current-voltage characteristics, the DC voltage was 13.1 V / mm.

【0033】以上の結果を整理すると、表1に示すよう
になる。
Table 1 summarizes the above results.

【0034】表1から明らかなように、半導体化剤とし
てチタン酸バリウム系基体組成物に五酸化アンチモンを
添加し、さらに窒化ホウ素を添加することにより、室温
における抵抗率を小さく、電流−電圧特性における直流
耐電圧をより高くすることができる。
As is clear from Table 1, by adding antimony pentoxide to the barium titanate-based substrate composition as a semiconducting agent and further adding boron nitride, the resistivity at room temperature is reduced and the current-voltage characteristics are reduced. Can be made higher.

【0035】なお、窒化ホウ素の添加量は、多い程直流
耐電圧をより高くすることができるが、添加量の増加に
伴って、室温における抵抗率は上昇する。したがって、
この窒化ホウ素の添加量は、0.01〜0.50モル%の範
囲とすることにより、室温における抵抗率を小さく維持
した状態で、直流耐電圧が高いチタン酸バリウム系磁器
半導体を得ることができる。
The higher the amount of boron nitride added, the higher the DC withstand voltage can be. However, the resistivity at room temperature increases as the amount of boron nitride increases. Therefore,
By setting the amount of boron nitride to be in the range of 0.01 to 0.50 mol%, it is possible to obtain a barium titanate-based ceramic semiconductor having a high DC withstand voltage while keeping the resistivity at room temperature small. it can.

【0036】また、半導体化剤としての五酸化アンチモ
ンの添加量としては、室温における抵抗率を小さくする
ために、0.07〜0.17モル%の範囲とすることが好ま
しい。
The amount of antimony pentoxide added as a semiconducting agent is preferably in the range of 0.07 to 0.17 mol% in order to reduce the resistivity at room temperature.

【0037】以上のように、半導体化剤としての五酸化
アンチモンを0.07〜0.17モル%添加し、かつ、窒化
ホウ素を0.01〜0.50モル%添加することによって、
室温における抵抗率が小さく、かつ、耐電圧が高い優れ
たPTC特性を有するチタン酸バリウム系磁器半導体が
得られる。
As described above, by adding 0.07 to 0.17 mol% of antimony pentoxide as a semiconducting agent and adding 0.01 to 0.50 mol% of boron nitride,
A barium titanate-based ceramic semiconductor having excellent PTC characteristics having a small resistivity at room temperature and a high withstand voltage can be obtained.

【0038】ここで、チタン酸バリウム系磁器半導体の
試料の諸物性の測定方法について説明すれば、以下の通
りである。
Here, a method for measuring various physical properties of a sample of a barium titanate-based ceramic semiconductor will be described as follows.

【0039】(1)キュリー点の測定 チタン酸バリウム系磁器半導体の試料を測定用の試料ホ
ルダーに取りつけ、測定槽〔MINI-SUBZERO MC-810P タ
バイ エスペック社製〕内に装着して、−50℃から1
90℃までの温度変化に対する試料の電気抵抗の変化を
直流抵抗計(マルチメーター3478A YHP製)を用いて
測定する。
(1) Measurement of Curie point A sample of a barium titanate-based porcelain semiconductor was mounted on a sample holder for measurement and mounted in a measuring tank [MINI-SUBZERO MC-810P manufactured by Tabi Espec Corporation] at -50 ° C. From 1
The change in the electrical resistance of the sample with respect to the temperature change up to 90 ° C. is measured using a DC resistance meter (Multimeter 3478A manufactured by YHP).

【0040】測定により得られた電気抵抗−温度プロッ
トにより、抵抗値が室温における抵抗値の2倍になると
きの温度をキュリー点とする。
From the electric resistance-temperature plot obtained by the measurement, the temperature at which the resistance becomes twice the resistance at room temperature is defined as the Curie point.

【0041】(2)室温抵抗率の測定 チタン酸バリウム系磁器半導体の試料を25℃の測定槽
において、直流抵抗計(マルチメーター3478A YHP
製)を用いて電気抵抗を測定する。
(2) Measurement of resistivity at room temperature A barium titanate-based porcelain semiconductor sample was placed in a 25 ° C. measuring tank in a DC resistance meter (multimeter 3478A YHP).
) Is used to measure the electrical resistance.

【0042】チタン酸バリウム系磁器半導体の試料の調
整において、電極塗布前に試料の大きさ(径及び厚さ)
を測定しておき、次式により比抵抗(ρ)を算出し、こ
れを抵抗率とする。 ρ=R・S/t ρ: 比抵抗(抵抗率) 〔Ω・cm〕 R: 電気抵抗の測定値 〔Ω〕 S: 電極の面積 〔cm2 〕 t: 試料の厚さ 〔cm〕 (3)抵抗率の立ち上がり幅の測定 キュリー点の測定の温度変化(−50℃から190℃)
に対する試料の電気抵抗の変化の測定を、さらに200
℃を超える温度まで続行し、その抵抗率−温度プロット
において、キュリー点における電気抵抗の急激な立ち上
がりのときの抵抗率と200℃における抵抗率とを比較
して、その桁数の対数比を抵抗率の立ち上がり幅とす
る。
In preparing a barium titanate-based ceramic semiconductor sample, the size (diameter and thickness) of the sample before electrode coating
Is measured, and the specific resistance (ρ) is calculated by the following equation, and this is defined as the resistivity. ρ = R · S / t ρ: Specific resistance (resistivity) [Ω · cm] R: Measured value of electric resistance [Ω] S: Area of electrode [cm 2 ] t: Thickness of sample [cm] (3 ) Measurement of rise width of resistivity Temperature change of Curie point measurement (from -50 ° C to 190 ° C)
The change in the electrical resistance of the sample with respect to
C., and the resistivity-temperature plot compares the resistivity at the time of a sharp rise in electrical resistance at the Curie point with the resistivity at 200 ° C., and determines the logarithmic ratio of the number of digits to the resistance. The rise width of the rate.

【0043】(4)直流耐電圧 チタン酸バリウム系磁器半導体の資料を測定ホルダーに
取り付け、直流安定化電源(SEGULATED DC POWER SUPPL
Y GPO350-2,GPO25-5,TAKASAGO LTD)、マルチメータ(AD
AVANTEST)とを接続した。100mVから電圧を徐々に
上げ、直流電圧計で読み取った電圧に対する電流値をマ
ルチメータで測定した。
(4) DC withstand voltage A barium titanate-based porcelain semiconductor material is attached to a measurement holder, and a stabilized DC power supply (SEGULATED DC POWER SUPPL) is mounted.
Y GPO350-2, GPO25-5, TAKASAGO LTD), Multimeter (AD
AVANTEST). The voltage was gradually increased from 100 mV, and the current value with respect to the voltage read by a DC voltmeter was measured by a multimeter.

【0044】測定により得られた電圧に対する電流値の
プロットより、その熱暴走する電圧をVB.D とし、この
電圧を直流耐電圧とした。
From the plot of the current value with respect to the voltage obtained by the measurement, the thermal runaway voltage was defined as V BD, and this voltage was defined as the DC withstand voltage.

【0045】なお、前記のように、室温での抵抗率が小
さく、かつ耐電圧が高いチタン酸バリウム系磁器半導体
は、電流容量の小さい回路における低抵抗PTC素子と
して使用することができ、また、直流において、比較的
安定した電流−電圧特性を有するため、室温で低抵抗
で、かつ耐電圧を要する用途に使用することができる。
As described above, a barium titanate-based ceramic semiconductor having a small resistivity at room temperature and a high withstand voltage can be used as a low-resistance PTC element in a circuit having a small current capacity. Since it has relatively stable current-voltage characteristics in direct current, it can be used for applications requiring low resistance at room temperature and withstand voltage.

【0046】さらに、モーターの過電流防止、電解コン
デンサーの保護回路、カラーテレビ自動消磁装置、自動
車等のモータ起動装置、電子機器の加熱防止装置、遅延
素子、タイマ、液面計、無接点スイッチ、リレー接点保
護装置などに利用することが可能である。
Further, a motor overcurrent prevention, an electrolytic capacitor protection circuit, a color television automatic degaussing device, a motor starting device for an automobile, etc., a heating prevention device for electronic equipment, a delay element, a timer, a liquid level gauge, a non-contact switch, It can be used for a relay contact protection device and the like.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明に係わるチタン酸バリウム系磁器
半導体は、以上のように、キュリー点移動物質を含むチ
タン酸バリウム系磁器半導体において、チタン酸バリウ
ム系基体組成物に対して0.07〜0.17モル%の五酸化
アンチモンを半導体化剤として含み、かつ、0.01〜0.
5モル%の窒化ホウ素を含む構成である。
The barium titanate-based ceramic semiconductor according to the present invention is, as described above, a barium titanate-based semiconductor containing a Curie point-transferring substance in an amount of 0.07 to 0.07 with respect to the barium titanate-based substrate composition. 0.17 mol% of antimony pentoxide is contained as a semiconducting agent, and 0.01 to 0.1.
The structure includes 5 mol% of boron nitride.

【0049】これにより、キュリー点以上の温度におい
て正の抵抗温度係数を有すると共に、室温での抵抗率が
小さく、かつ耐電圧が高いチタン酸バリウム系磁器半導
体となる。例えば、電流容量の小さい回路中において室
温で低抵抗で、かつ耐電圧を要する用途に用いる素子と
して使用することができるという効果を奏する。
Thus, a barium titanate-based ceramic semiconductor having a positive temperature coefficient of resistance at a temperature equal to or higher than the Curie point, a small resistivity at room temperature, and a high withstand voltage is obtained. For example, it has an effect that it can be used as an element having low resistance at room temperature and withstand voltage in a circuit having a small current capacity.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】キュリー点移動物質を含むチタン酸バリウ
ム系磁器半導体において、チタン酸バリウム系基体組成
物に対して0.07〜0.17モル%の五酸化アンチモンを
半導体化剤として含み、かつ、0.01〜0.5モル%の窒
化ホウ素を含むことを特徴とするチタン酸バリウム系磁
器半導体。
1. A barium titanate-based porcelain semiconductor containing a Curie point transfer substance, comprising 0.07 to 0.17 mol% of antimony pentoxide as a semiconducting agent based on a barium titanate-based substrate composition. A barium titanate-based porcelain semiconductor comprising 0.01 to 0.5 mol% of boron nitride.
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