JP3003201B2 - チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 - Google Patents
チタン酸バリウム系半導体磁器組成物Info
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、耐電圧特性に優れ、かつ、比抵抗の小さ
い、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリウム系半導
体磁器組成物に関する。
い、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリウム系半導
体磁器組成物に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ チタン酸バリウム系半導体磁器組成物はチタン酸バリ
ウム（BaTiO3）に半導体化剤としてＹ、La、Ceなどの希
土類元素、Nb、Bi、Sb、Ｗ、Thなどの元素のうち少なく
とも１種を、酸化物などの形で微量含有させた半導体磁
器組成物であり、温度制御用素子、電流制御用素子その
他種々の用途に広く用いられている。
ウム（BaTiO3）に半導体化剤としてＹ、La、Ceなどの希
土類元素、Nb、Bi、Sb、Ｗ、Thなどの元素のうち少なく
とも１種を、酸化物などの形で微量含有させた半導体磁
器組成物であり、温度制御用素子、電流制御用素子その
他種々の用途に広く用いられている。
チタン酸バリウム系半導体磁器組成物は、一般に常温
における比抵抗が小さく、キュリー点を越えると著しい
正の抵抗温度特性を示すという特徴を有している。この
チタン酸バリウム系半導体磁器組成物にあっては、その
主成分であるチタン酸バリウムの影響により、キュリー
点は通常120℃付近にあるが、その用途によってはキュ
リー点を高温側あるいは低温側に移行させる必要が生じ
る場合がある。
における比抵抗が小さく、キュリー点を越えると著しい
正の抵抗温度特性を示すという特徴を有している。この
チタン酸バリウム系半導体磁器組成物にあっては、その
主成分であるチタン酸バリウムの影響により、キュリー
点は通常120℃付近にあるが、その用途によってはキュ
リー点を高温側あるいは低温側に移行させる必要が生じ
る場合がある。
そこで、このキュリー点を高温側に移行させるために
Baの一部をPbで置換したり、あるいはキュリー点を低温
側に移行させるためにBaの一部をSrで置換したり、Tiの
一部をZr、Sn等で置換したりすることが知られている。
Baの一部をPbで置換したり、あるいはキュリー点を低温
側に移行させるためにBaの一部をSrで置換したり、Tiの
一部をZr、Sn等で置換したりすることが知られている。
さらに、キュリー点を越えた後の、温度による抵抗の
変化率（抵抗温度変化率）を増大させるために、チタン
酸バリウム系半導体磁器組成物にMnを所定の割合で添加
することが知られている。
変化率（抵抗温度変化率）を増大させるために、チタン
酸バリウム系半導体磁器組成物にMnを所定の割合で添加
することが知られている。
また、常温における比抵抗を小さく、かつ、安定にす
るために、チタン酸バリウム系半導体磁器組成物にSiO2
を添加することが知られている。
るために、チタン酸バリウム系半導体磁器組成物にSiO2
を添加することが知られている。
そして、こうしたチタン酸バリウム系半導体磁器組成
物の耐電圧特性を向上させるために、BaTiO3のBaの一部
をCaで、またはCa及びSrで置換し、さらに、添加剤とし
てマンガン、シリカを添加したチタン酸バリウム系半導
体磁器組成物が提案されている。しかし、このチタン酸
バリウム系半導体磁器組成物においては、CaTiO3の割合
が３モル％以上、SrTiO3の割合が１モル％以上、PbTiO3
の割合が１モル％以上であることから、比抵抗を10Ω・
cm以下にすると耐電圧（絶縁破壊電圧）を100V/mm以上
にすることができないため、種々の優れた特性を有して
いるにもかかわらず、その用途が制約されるという問題
点がある。
物の耐電圧特性を向上させるために、BaTiO3のBaの一部
をCaで、またはCa及びSrで置換し、さらに、添加剤とし
てマンガン、シリカを添加したチタン酸バリウム系半導
体磁器組成物が提案されている。しかし、このチタン酸
バリウム系半導体磁器組成物においては、CaTiO3の割合
が３モル％以上、SrTiO3の割合が１モル％以上、PbTiO3
の割合が１モル％以上であることから、比抵抗を10Ω・
cm以下にすると耐電圧（絶縁破壊電圧）を100V/mm以上
にすることができないため、種々の優れた特性を有して
いるにもかかわらず、その用途が制約されるという問題
点がある。
この発明は、上記問題点を解決するものであり、耐電
圧特性に優れ（100V/mm以上）、かつ、比抵抗の小さい
（10Ω・cm以下）チタン酸バリウム系半導体磁器組成物
を提供することを目的とする。
圧特性に優れ（100V/mm以上）、かつ、比抵抗の小さい
（10Ω・cm以下）チタン酸バリウム系半導体磁器組成物
を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段及び作用］ 上記の目的を達成するために、この発明のチタン酸バ
リウム系半導体磁器組成物は、 チタン酸バリウム系の主成分に、マンガン、シリカ及
び半導体化剤を添加含有させたチタン酸バリウム系半導
体磁器組成物において、 前記主成分は、BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3及びPbTiO
3を： 65モル％≦BaTiO3≦93モル％ １モル％≦SrTiO3≦25モル％ 0.01モル％≦CaTiO3＜３モル％ ５モル％＜PbTiO3≦20モル％ の割合で含有してなることを特徴とする。
リウム系半導体磁器組成物は、 チタン酸バリウム系の主成分に、マンガン、シリカ及
び半導体化剤を添加含有させたチタン酸バリウム系半導
体磁器組成物において、 前記主成分は、BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3及びPbTiO
3を： 65モル％≦BaTiO3≦93モル％ １モル％≦SrTiO3≦25モル％ 0.01モル％≦CaTiO3＜３モル％ ５モル％＜PbTiO3≦20モル％ の割合で含有してなることを特徴とする。
この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の主
成分は、BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3及びPbTiO3を上記の割
合で含有してなるものである。
成分は、BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3及びPbTiO3を上記の割
合で含有してなるものである。
PbTiO3、SrTiO3は単独ではキュリー点をそれぞれ高温
側、低温側に移行させるものであることが知られている
が、SrTiO3、CaTiO3及びPbTiO3を主成分の一部としてBa
TiO3に含有させることにより、耐電圧値が向上するとい
う効果がある。
側、低温側に移行させるものであることが知られている
が、SrTiO3、CaTiO3及びPbTiO3を主成分の一部としてBa
TiO3に含有させることにより、耐電圧値が向上するとい
う効果がある。
この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物にお
いて、主成分中のBaTiO3の配合割合を65〜93モル％とし
たのは、BaTiO3が65モル％未満である場合には半導体化
が困難で、かつ比抵抗も大きくなり、また、93モル％を
越えると電気的特性が著しく低下するからである。
いて、主成分中のBaTiO3の配合割合を65〜93モル％とし
たのは、BaTiO3が65モル％未満である場合には半導体化
が困難で、かつ比抵抗も大きくなり、また、93モル％を
越えると電気的特性が著しく低下するからである。
また、SrTiO3の配合割合を１〜25モル％としたのは、
SrTiO3が１モル％未満では、特性改善の効果が少なく、
また25モル％を上回ると電気特性が劣化するからであ
る。
SrTiO3が１モル％未満では、特性改善の効果が少なく、
また25モル％を上回ると電気特性が劣化するからであ
る。
さらに、CaTiO3の配合割合を 0.01モル％≦CaTiO3＜３モル％ としたのは、CaTiO3が0.01モル％未満では、特性改善の
効果が認められず、また0.01モル％以上であれば、他の
主成分との関係において３モル％未満でも所望の効果が
得られるからである。
効果が認められず、また0.01モル％以上であれば、他の
主成分との関係において３モル％未満でも所望の効果が
得られるからである。
また、PbTiO3の配合割合を ５モル％＜PbTiO3≦20モル％ としたのは、PbTiO3が５モル％以下では、特性改善の効
果が十分ではないが、上記の組成範囲内では、他の主成
分との関係において所望の効果が得られるからである。
果が十分ではないが、上記の組成範囲内では、他の主成
分との関係において所望の効果が得られるからである。
また、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成
物は半導体化のために、半導体化剤を添加しているが、
この半導体化剤としては、Ｙ、La、Ceなどの希土類元
素、Nb、Bi、Sb、Ｗ、Thなどの元素が例示される。そし
て、これらの元素のうち少なくとも１種を添加するが、
その添加量は、比抵抗を小さくする見地から0.2〜1.0モ
ル％の範囲であることが望ましい。
物は半導体化のために、半導体化剤を添加しているが、
この半導体化剤としては、Ｙ、La、Ceなどの希土類元
素、Nb、Bi、Sb、Ｗ、Thなどの元素が例示される。そし
て、これらの元素のうち少なくとも１種を添加するが、
その添加量は、比抵抗を小さくする見地から0.2〜1.0モ
ル％の範囲であることが望ましい。
さらに、添加剤としてマンガン（MnCO3等）を微量添
加するが、これは、マンガンを添加しMnO2として含有さ
せることによって、キュリー点を越えた後の正の抵抗温
度特性において、抵抗温度変化率を増大させるためであ
る。その添加量はMnとして0.03〜0.10モル％の範囲であ
ることが、常温における抵抗を過度に高くすることなく
必要な添加効果を得るために好ましい。
加するが、これは、マンガンを添加しMnO2として含有さ
せることによって、キュリー点を越えた後の正の抵抗温
度特性において、抵抗温度変化率を増大させるためであ
る。その添加量はMnとして0.03〜0.10モル％の範囲であ
ることが、常温における抵抗を過度に高くすることなく
必要な添加効果を得るために好ましい。
さらに、半導体化剤の添加量のわずかな変動によって
生じる比抵抗の変化を抑制し、常温における低い比抵抗
を得るためにシリカ（SiO2）を添加するが、その添加量
はSiO2として0.5〜５モル％の範囲であることが好まし
い。
生じる比抵抗の変化を抑制し、常温における低い比抵抗
を得るためにシリカ（SiO2）を添加するが、その添加量
はSiO2として0.5〜５モル％の範囲であることが好まし
い。
［実施例］ 以下に、この発明の実施例及び比較例を示して発明を
さらに詳細に説明する。
さらに詳細に説明する。
実施例 主成分となるBaCO3、SrCO3、CaCO3、Pb3O4、TiO2、半
導体化剤であるY2O3、添加剤であるMnCO3、SiO2を、第
１表に示す組成のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物
が得られるような割合で配合し、湿式混合した。これを
脱水、乾燥し1150℃で２時間仮焼して仮焼原料を得た。
それから、得られた仮焼原料を粉砕し、さらにバインダ
を加えて造粒し、成形圧力1000kg/cm2で成形して円板状
の成形体を得た。そして、得られた成形体を1360℃で1.
5時間焼成し、直径17.5mm、厚さ0.6mmの円板状の半導体
磁器を得た。
導体化剤であるY2O3、添加剤であるMnCO3、SiO2を、第
１表に示す組成のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物
が得られるような割合で配合し、湿式混合した。これを
脱水、乾燥し1150℃で２時間仮焼して仮焼原料を得た。
それから、得られた仮焼原料を粉砕し、さらにバインダ
を加えて造粒し、成形圧力1000kg/cm2で成形して円板状
の成形体を得た。そして、得られた成形体を1360℃で1.
5時間焼成し、直径17.5mm、厚さ0.6mmの円板状の半導体
磁器を得た。
比較例 比較のため、上記実施例で用いた各原料を用い、配合
割合を変えて、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁
器組成物の範囲外の組成とし、その他は、上記実施例と
同様の手順、条件でチタン酸バリウム系半導体磁器を製
造した。
割合を変えて、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁
器組成物の範囲外の組成とし、その他は、上記実施例と
同様の手順、条件でチタン酸バリウム系半導体磁器を製
造した。
上記実施例及び比較例のチタン酸バリウム系半導体磁
器について、両主面にIn−Ga合金の電極を形成し、これ
を試料として常温（25℃）における比抵抗、耐電圧特性
を測定した。その結果を第１表に示す。
器について、両主面にIn−Ga合金の電極を形成し、これ
を試料として常温（25℃）における比抵抗、耐電圧特性
を測定した。その結果を第１表に示す。
なお、第１表において試料番号に＊印を付したものは
比較例の試料であり、その他は全てこの発明の実施例に
よる試料である。
比較例の試料であり、その他は全てこの発明の実施例に
よる試料である。
また、第１表の比抵抗及び耐電圧の値は、下記の方法
により測定した値である。
により測定した値である。
比抵抗 試料の抵抗値をデジタルマルチメータを用いて測定す
る。そして、得られた測定値から、式 ρ＝Ｒ×（S/L） により比抵抗を求める。
る。そして、得られた測定値から、式 ρ＝Ｒ×（S/L） により比抵抗を求める。
但し、ρは比抵抗、Ｒは抵抗値、Ｓは表面積、Ｌは厚
みである。
みである。
耐電圧 試料に10Vの電圧を２分間印加した後その電流値を測
定する。それから、さらに5V高い電圧を１分間印加した
後その電流値を測定する。上記のように前回より5V高い
電圧を印加する操作を繰り返し、測定した電流値が、前
回に測定した電流値よりも大きくなったときに、試料は
破壊点（TN点）に達したとして、一回前に印加した電圧
を耐電圧とする。
定する。それから、さらに5V高い電圧を１分間印加した
後その電流値を測定する。上記のように前回より5V高い
電圧を印加する操作を繰り返し、測定した電流値が、前
回に測定した電流値よりも大きくなったときに、試料は
破壊点（TN点）に達したとして、一回前に印加した電圧
を耐電圧とする。
第１表に示すように、比較例においては、比抵抗を低
く押えるように配合割合を調整したものは耐電圧が低
く、また、耐電圧を重視してこれを高めようとする比抵
抗が大きくなるという特性上の欠点を包含していること
がわかる。
く押えるように配合割合を調整したものは耐電圧が低
く、また、耐電圧を重視してこれを高めようとする比抵
抗が大きくなるという特性上の欠点を包含していること
がわかる。
これに対して、この発明の範囲内のチタン酸バリウム
系半導体磁器組成物は、耐電圧が100V/mm以上で、比抵
抗が10Ω・cm以下と、耐電圧及び比抵抗の両方の特性に
おいて優れていることがわかる。
系半導体磁器組成物は、耐電圧が100V/mm以上で、比抵
抗が10Ω・cm以下と、耐電圧及び比抵抗の両方の特性に
おいて優れていることがわかる。
［発明の効果］ この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物は、
BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、PbTiO3を所定の割合で含有す
る主成分に添加剤と半導体化剤とを添加含有させたもの
であり、比抵抗が小さく（10Ω・cm以下）、かつ、耐電
圧特性にも優れており（100V/mm以上）、温度制御用素
子、電流制御用素子その他種々の用途に広く用いること
ができる。
BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、PbTiO3を所定の割合で含有す
る主成分に添加剤と半導体化剤とを添加含有させたもの
であり、比抵抗が小さく（10Ω・cm以下）、かつ、耐電
圧特性にも優れており（100V/mm以上）、温度制御用素
子、電流制御用素子その他種々の用途に広く用いること
ができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ) ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】チタン酸バリウム系の主成分に、マンガ
ン、シリカ及び半導体化剤を添加含有させたチタン酸バ
リウム系半導体磁器組成物において、 前記主成分は、BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3及びPbTiO3を： 65モル％≦BaTiO3≦93モル％ １モル％≦SrTiO3≦25モル％ 0.01モル％≦CaTiO3＜３モル％ ５モル％＜PbTiO3≦20モル％ の割合で含有してなることを特徴とするチタン酸バリウ
ム系半導体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296642A JP3003201B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296642A JP3003201B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04170361A JPH04170361A (ja) | 1992-06-18 |
| JP3003201B2 true JP3003201B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=17836181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2296642A Expired - Lifetime JP3003201B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003201B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784859B1 (en) * | 1995-08-07 | 2006-06-14 | BC Components Holdings B.V. | Multiplet ptc resistor |
| JP2005001971A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-01-06 | Toho Titanium Co Ltd | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
| JP5812091B2 (ja) | 2011-03-30 | 2015-11-11 | 株式会社村田製作所 | 半導体セラミック及び正特性サーミスタ |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2296642A patent/JP3003201B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04170361A (ja) | 1992-06-18 |
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