JP3503548B2 - 電圧非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いたバリスタ - Google Patents
電圧非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いたバリスタInfo
- Publication number
- JP3503548B2 JP3503548B2 JP32242999A JP32242999A JP3503548B2 JP 3503548 B2 JP3503548 B2 JP 3503548B2 JP 32242999 A JP32242999 A JP 32242999A JP 32242999 A JP32242999 A JP 32242999A JP 3503548 B2 JP3503548 B2 JP 3503548B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- varistor
- sic
- voltage
- doped
- impurities
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/105—Varistor cores
- H01C7/118—Carbide, e.g. SiC type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧非直線抵抗体
及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用
いたバリスタに関するものである。
及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用
いたバリスタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、回路の小型化や基準周波数の高周
波化により、電気部品にも小型化や高周波化に対応した
ものが要求されている。また、同時に、回路の駆動電圧
の低電圧化により、低電圧への対応も要求されている。
そして、異常電圧吸収素子であるバリスタもその例外で
はない。
波化により、電気部品にも小型化や高周波化に対応した
ものが要求されている。また、同時に、回路の駆動電圧
の低電圧化により、低電圧への対応も要求されている。
そして、異常電圧吸収素子であるバリスタもその例外で
はない。
【０００３】バリスタを構成している電圧非直線抵抗体
として、従来より、ＳｉＣ系、ＺｎＯ系、ＳｒＴｉＯ3
系のものが一般に知られている。また、ＺｎＯ系やＳｒ
ＴｉＯ3系の電圧非直線抵抗体は、駆動電圧３．５Ｖ以
上の積層タイプのバリスタに用いられている。
として、従来より、ＳｉＣ系、ＺｎＯ系、ＳｒＴｉＯ3
系のものが一般に知られている。また、ＺｎＯ系やＳｒ
ＴｉＯ3系の電圧非直線抵抗体は、駆動電圧３．５Ｖ以
上の積層タイプのバリスタに用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バリスタを
高周波化に対応させ、信号回路等のノイズ吸収素子とし
て用いるためには、バリスタの静電容量を低くする必要
がある。また、低電圧化に対応するためには、バリスタ
電圧を低く抑える必要がある。
高周波化に対応させ、信号回路等のノイズ吸収素子とし
て用いるためには、バリスタの静電容量を低くする必要
がある。また、低電圧化に対応するためには、バリスタ
電圧を低く抑える必要がある。
【０００５】しかしながら、従来のＺｎＯ系バリスタで
は、見かけ比誘電率εrが２００以上あり、さらに、Ｓ
ｒＴｉＯ3系バリスタでは、ＺｎＯ系よりさらに高く、
数千〜数万と大きい。従って、バリスタの静電容量を低
下させるためには、バリスタ電極面積を大幅に小さくし
たり、電圧非直線抵抗体の厚みを厚くしてバリスタ電極
間の距離を大きくしたりする必要がある。しかし、電極
面積を小さくすると、サージ耐量が低下してしまうとい
う問題があった。また、バリスタ電圧を下げようとする
と、静電容量が大きくなってしまうため、低電圧と低容
量を両立させることは困難であった。
は、見かけ比誘電率εrが２００以上あり、さらに、Ｓ
ｒＴｉＯ3系バリスタでは、ＺｎＯ系よりさらに高く、
数千〜数万と大きい。従って、バリスタの静電容量を低
下させるためには、バリスタ電極面積を大幅に小さくし
たり、電圧非直線抵抗体の厚みを厚くしてバリスタ電極
間の距離を大きくしたりする必要がある。しかし、電極
面積を小さくすると、サージ耐量が低下してしまうとい
う問題があった。また、バリスタ電圧を下げようとする
と、静電容量が大きくなってしまうため、低電圧と低容
量を両立させることは困難であった。
【０００６】一方、ＳｉＣ系バリスタは、見かけ比誘電
率εrが低いため、静電容量の低いものが得られやす
い。しかしながら、ＳｉＣ系バリスタは、電圧非直線係
数αが他のバリスタと比較すると低く、例えば、ＺｎＯ
系バリスタやＳｒＴｉＯ3系バリスタが数十を有するの
に対し、ＳｉＣ系バリスタは高くて８程度である。
率εrが低いため、静電容量の低いものが得られやす
い。しかしながら、ＳｉＣ系バリスタは、電圧非直線係
数αが他のバリスタと比較すると低く、例えば、ＺｎＯ
系バリスタやＳｒＴｉＯ3系バリスタが数十を有するの
に対し、ＳｉＣ系バリスタは高くて８程度である。
【０００７】そこで、本発明の目的は、静電容量が小さ
く、電圧非直線係数αが高く、バリスタ電圧が低い電圧
非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直
線抵抗体を用いたバリスタを提供することにある。
く、電圧非直線係数αが高く、バリスタ電圧が低い電圧
非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直
線抵抗体を用いたバリスタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、第１の発明に係る電圧非直線抵抗体は、不純
物をドープしたＳｉＣを主成分とし、該主成分にＡｌを
添加してなり、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面に
Ａｌ 2 Ｏ 3 およびＡｌ 6 Ｓｉ 2 Ｏ 13 の金属酸化物とＳｉＯ 2
とが形成されていることを特徴とする。また、第２の発
明に係る電圧非直線抵抗体は、不純物をドープしたＳｉ
Ｃを主成分とし、該主成分にＢを添加してなり、不純物
をドープしたＳｉＣの粒子表面にホウケイ酸とＳｉＯ 2
とが形成されていることを特徴とする。ＳｉＣは、β型
の結晶系を有していることが好ましい。Ａｌ又はＢの元
素は、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面に配位さ
れ、ＳｉＣの粒子表面は酸化される。Ａｌ又はＢの添加
量は、不純物をドープしたＳｉＣを１００ｗｔ％とした
とき、０．０１ｗｔ％〜１００ｗｔ％であり、さらに好
ましくは、０．５ｗｔ％〜５０ｗｔ％である。ＳｉＣに
ドープされる不純物は、例えば、ＮおよびＰの少なくと
もいずれか１種類の元素から選ばれ、その合計ドープ量
は３０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍとされる。これによ
り、ＳｉＣはｎ型半導体とされる。
するため、第１の発明に係る電圧非直線抵抗体は、不純
物をドープしたＳｉＣを主成分とし、該主成分にＡｌを
添加してなり、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面に
Ａｌ 2 Ｏ 3 およびＡｌ 6 Ｓｉ 2 Ｏ 13 の金属酸化物とＳｉＯ 2
とが形成されていることを特徴とする。また、第２の発
明に係る電圧非直線抵抗体は、不純物をドープしたＳｉ
Ｃを主成分とし、該主成分にＢを添加してなり、不純物
をドープしたＳｉＣの粒子表面にホウケイ酸とＳｉＯ 2
とが形成されていることを特徴とする。ＳｉＣは、β型
の結晶系を有していることが好ましい。Ａｌ又はＢの元
素は、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面に配位さ
れ、ＳｉＣの粒子表面は酸化される。Ａｌ又はＢの添加
量は、不純物をドープしたＳｉＣを１００ｗｔ％とした
とき、０．０１ｗｔ％〜１００ｗｔ％であり、さらに好
ましくは、０．５ｗｔ％〜５０ｗｔ％である。ＳｉＣに
ドープされる不純物は、例えば、ＮおよびＰの少なくと
もいずれか１種類の元素から選ばれ、その合計ドープ量
は３０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍとされる。これによ
り、ＳｉＣはｎ型半導体とされる。
【０００９】以上の構成により、見かけ比誘電率εrが
低く、電圧非直線係数αが高く、バリスタ電圧が低い電
圧非直線抵抗体が得られる。
低く、電圧非直線係数αが高く、バリスタ電圧が低い電
圧非直線抵抗体が得られる。
【００１０】また、第３の発明に係る電圧非直線抵抗体
の製造方法は、不純物をドープしたＳｉＣとＡｌとを混
合して混合粉体とした後、該混合粉体を酸化雰囲気中で
熱処理し、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13 の金属酸化物
とＳｉＯ2とを生成することを特徴とする。また、第４
の発明に係る電圧非直線抵抗体の製造方法は、不純物を
ドープしたＳｉＣとＢとを混合して混合粉体とした後、
該混合粉体を酸化雰囲気中で熱処理し、ホウケイ酸とＳ
ｉＯ 2 とを生成することを特徴とする。
の製造方法は、不純物をドープしたＳｉＣとＡｌとを混
合して混合粉体とした後、該混合粉体を酸化雰囲気中で
熱処理し、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13 の金属酸化物
とＳｉＯ2とを生成することを特徴とする。また、第４
の発明に係る電圧非直線抵抗体の製造方法は、不純物を
ドープしたＳｉＣとＢとを混合して混合粉体とした後、
該混合粉体を酸化雰囲気中で熱処理し、ホウケイ酸とＳ
ｉＯ 2 とを生成することを特徴とする。
【００１１】以上の方法により、ＡｌやＢがＳｉＣの粒
子表面に容易に配位し、さらに、ＳｉＣの粒子表面が容
易に酸化される。
子表面に容易に配位し、さらに、ＳｉＣの粒子表面が容
易に酸化される。
【００１２】また、本発明に係るバリスタは、前述の特
徴を有する電圧非直線抵抗体を備えることにより、優れ
たバリスタ特性が得られる。
徴を有する電圧非直線抵抗体を備えることにより、優れ
たバリスタ特性が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電圧非直線抵
抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体
を用いたバリスタの実施形態について添付図面を参照し
て説明する。
抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体
を用いたバリスタの実施形態について添付図面を参照し
て説明する。
【００１４】［第１実施形態］図１に示すように、バリ
スタ１は、Ｎ（窒素）やＰ（リン）等の不純物をドープ
したＳｉＣ（炭化ケイ素）を主成分とした電圧非直線抵
抗体２の表裏面に、例えばＡｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ等の金属材料からなるバリスタ電極３，４が形
成されている。電圧非直線抵抗体２は、ＳｉＣの主成分
にＡｌ（アルミニウム）およびＢ（ホウ素）の少なくと
もいずれか１種類の元素が添加されている。
スタ１は、Ｎ（窒素）やＰ（リン）等の不純物をドープ
したＳｉＣ（炭化ケイ素）を主成分とした電圧非直線抵
抗体２の表裏面に、例えばＡｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ等の金属材料からなるバリスタ電極３，４が形
成されている。電圧非直線抵抗体２は、ＳｉＣの主成分
にＡｌ（アルミニウム）およびＢ（ホウ素）の少なくと
もいずれか１種類の元素が添加されている。
【００１５】このような構成を有するバリスタ１は、例
えば以下に示す工程により製造することができる。
えば以下に示す工程により製造することができる。
【００１６】（１）調合
ＳｉＣ半導体化不純物として、Ｎを４１００ｐｐｍドー
プしたｎ型半導性のβ型ＳｉＣ粒子に、表１に示した条
件でＡｌ、Ｂを添加する。この混合粉体に有機溶媒を加
え湿式混合し、スラリーを作製する。なお、表１におい
て、＊マークがついている試料１と試料１０は本発明と
の比較のために製作した従来例である。
プしたｎ型半導性のβ型ＳｉＣ粒子に、表１に示した条
件でＡｌ、Ｂを添加する。この混合粉体に有機溶媒を加
え湿式混合し、スラリーを作製する。なお、表１におい
て、＊マークがついている試料１と試料１０は本発明と
の比較のために製作した従来例である。
【００１７】
【表１】
【００１８】（２）酸化処理
次いで、前記工程で作製したスラリーを乾燥してスラリ
ー中の有機溶媒を蒸発させた後、大気（酸化）雰囲気中
にて１５００℃で２時間の熱処理を行なう。これによ
り、不純物がドープされているＳｉＣの粒子表面が酸化
処理され、Ａｌ，ＢはＳｉＣの粒子表面に配位し、か
つ、一部がＳｉＣ粒子表面に固溶する。
ー中の有機溶媒を蒸発させた後、大気（酸化）雰囲気中
にて１５００℃で２時間の熱処理を行なう。これによ
り、不純物がドープされているＳｉＣの粒子表面が酸化
処理され、Ａｌ，ＢはＳｉＣの粒子表面に配位し、か
つ、一部がＳｉＣ粒子表面に固溶する。
【００１９】（３）電圧非直線抵抗粉体の作製
前記工程で得られた酸化処理粉体を、整粒し、粉体を得
る。以下、この粉体を電圧非直線抵抗粉体と称する。
る。以下、この粉体を電圧非直線抵抗粉体と称する。
【００２０】（４）湿式プレス成形
次いで、前記工程で作製された電圧非直線抵抗粉体に、
有機結合材を加え湿式混合し、スラリー状にする。この
スラリーを金型内に注入した後、スラリーに３０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2の圧力を印加し、単板状の成形体を形成す
る。
有機結合材を加え湿式混合し、スラリー状にする。この
スラリーを金型内に注入した後、スラリーに３０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ2の圧力を印加し、単板状の成形体を形成す
る。
【００２１】（５）熱硬化
次いで、この成形体を１００℃〜２００℃で熱硬化させ
る。
る。
【００２２】（６）整形
次いで、熱硬化した成形体を予め定められた寸法にカッ
トし、バレル研磨により整形し、図１に示すような所定
の形状の電圧非直線抵抗体２を形成する。
トし、バレル研磨により整形し、図１に示すような所定
の形状の電圧非直線抵抗体２を形成する。
【００２３】（７）バリスタ電極材料塗布
次に、この電圧非直線抵抗体２の上下面にそれぞれ、Ａ
ｇ等のペーストを塗布してバリスタ電極３，４を形成す
る。これにより、バリスタ１が得られる。
ｇ等のペーストを塗布してバリスタ電極３，４を形成す
る。これにより、バリスタ１が得られる。
【００２４】次に、こうして得られたそれぞれのバリス
タ１のバリスタ特性を評価した。バリスタ特性は、０．
１ｍＡのＤＣ電流を流してバリスタ１の両端電圧を測定
し、このときの電圧をバリスタ電圧Ｖ0.1mAとした。ま
た、バリスタ１の性能指数を示す電圧非直線係数αは、
０．０１ｍＡのＤＣ電流を流したときの電圧Ｖ0. 01mAと
前記バリスタ電圧Ｖ0.1mAとを用い、 α＝１／Ｌｏｇ（Ｖ0.1mA／Ｖ0.01mA） の式で計算した。
タ１のバリスタ特性を評価した。バリスタ特性は、０．
１ｍＡのＤＣ電流を流してバリスタ１の両端電圧を測定
し、このときの電圧をバリスタ電圧Ｖ0.1mAとした。ま
た、バリスタ１の性能指数を示す電圧非直線係数αは、
０．０１ｍＡのＤＣ電流を流したときの電圧Ｖ0. 01mAと
前記バリスタ電圧Ｖ0.1mAとを用い、 α＝１／Ｌｏｇ（Ｖ0.1mA／Ｖ0.01mA） の式で計算した。
【００２５】また、見かけ比誘電率εrは、静電容量の
測定値から、次式を用いて計算した。 εr＝Ｃ×｛ｄ／（ε0Ｓ）｝ ε0：真空の誘電率 Ｃ：１ＭＨｚでの静電容量 Ｓ：バリスタ電極面積 ｄ：バリスタ電極間距離
測定値から、次式を用いて計算した。 εr＝Ｃ×｛ｄ／（ε0Ｓ）｝ ε0：真空の誘電率 Ｃ：１ＭＨｚでの静電容量 Ｓ：バリスタ電極面積 ｄ：バリスタ電極間距離
【００２６】上記の測定方法により見かけ比誘電率
εr、電圧非直線係数α及びバリスタ電圧Ｖ0.1mAを測定
した結果を表１に示す。
εr、電圧非直線係数α及びバリスタ電圧Ｖ0.1mAを測定
した結果を表１に示す。
【００２７】表１に示すように、ＡｌおよびＢの合計添
加量が、ＳｉＣ１００ｗｔ％に対して０．０１ｗｔ％〜
１００ｗｔ％のバリスタ１（試料２〜９および試料１１
〜１８）の電圧非直線係数αは、従来のＳｉＣ系バリス
タ（試料１および試料１０）と比較して高い。特に、Ａ
ｌおよびＢの合計添加量が０．５ｗｔ％〜５０ｗｔ％の
試料３〜８および試料１２〜１７は、電圧非直線係数α
がきわめて高く、さらに、バリスタ電圧も低くなってい
る。この結果、見かけ比誘電率εrがＺｎＯ系バリスタ
に比べ２桁ほど低く、かつ、電圧非直線係数αがＺｎＯ
系バリスタと同等のＳｉＣ系バリスタ１が得られる。
加量が、ＳｉＣ１００ｗｔ％に対して０．０１ｗｔ％〜
１００ｗｔ％のバリスタ１（試料２〜９および試料１１
〜１８）の電圧非直線係数αは、従来のＳｉＣ系バリス
タ（試料１および試料１０）と比較して高い。特に、Ａ
ｌおよびＢの合計添加量が０．５ｗｔ％〜５０ｗｔ％の
試料３〜８および試料１２〜１７は、電圧非直線係数α
がきわめて高く、さらに、バリスタ電圧も低くなってい
る。この結果、見かけ比誘電率εrがＺｎＯ系バリスタ
に比べ２桁ほど低く、かつ、電圧非直線係数αがＺｎＯ
系バリスタと同等のＳｉＣ系バリスタ１が得られる。
【００２８】［第２実施形態］Ｎ（窒素）やＰ（リン）
を不純物としてドープしたＳｉＣを主成分とした材料で
電圧非直線抵抗体２を製作する。ＳｉＣは粒子合成時に
ＮやＰをドープされることにより、ｎ型半導体となる。
表２に示すように、ＮおよびＰのドープ量の異なる１０
種類のＳｉＣ粒子を用意する。次に、これらのＳｉＣ粒
子にそれぞれＡｌを１０ｗｔ％添加した後、前記第１実
施形態と同様の方法でバリスタ１を製作し、バリスタ特
性を評価した。表２に測定結果を示す。
を不純物としてドープしたＳｉＣを主成分とした材料で
電圧非直線抵抗体２を製作する。ＳｉＣは粒子合成時に
ＮやＰをドープされることにより、ｎ型半導体となる。
表２に示すように、ＮおよびＰのドープ量の異なる１０
種類のＳｉＣ粒子を用意する。次に、これらのＳｉＣ粒
子にそれぞれＡｌを１０ｗｔ％添加した後、前記第１実
施形態と同様の方法でバリスタ１を製作し、バリスタ特
性を評価した。表２に測定結果を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】表２に示すように、ＮやＰのドープ量が３
０ｐｐｍ未満のとき（表２において、＊マークがついて
いる試料２３と試料２８）、ＳｉＣ粒子抵抗が高すぎる
ため、結果として電圧非直線係数αが低くなり、バリス
タ電圧が上昇して測定装置の測定限定を越えた。また、
Ｎドープ量が約５００ｐｐｍの試料２１では、電圧非直
線係数αが５０を越えており、良好な電圧非直線性を示
した。また、Ｎドープ量が４１００ｐｐｍの試料２０で
も電圧非直線係数αが約４０のものが得られている。以
上により、ＳｉＣへのＮ及びＰのドープ量としては、３
０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの範囲が好ましい。
０ｐｐｍ未満のとき（表２において、＊マークがついて
いる試料２３と試料２８）、ＳｉＣ粒子抵抗が高すぎる
ため、結果として電圧非直線係数αが低くなり、バリス
タ電圧が上昇して測定装置の測定限定を越えた。また、
Ｎドープ量が約５００ｐｐｍの試料２１では、電圧非直
線係数αが５０を越えており、良好な電圧非直線性を示
した。また、Ｎドープ量が４１００ｐｐｍの試料２０で
も電圧非直線係数αが約４０のものが得られている。以
上により、ＳｉＣへのＮ及びＰのドープ量としては、３
０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの範囲が好ましい。
【００３１】［第３実施形態］α型ＳｉＣ粒子、並び
に、β型ＳｉＣ粒子を用い、それぞれの、Ｎドープ量を
５００ｐｐｍ付近とし、Ａｌ添加量を１０ｗｔ％として
前記第１実施形態と同様の方法を用い、電圧非直線抵抗
体２を製作した後、バリスタ電極３，４を形成し、バリ
スタ特性評価を行なった。ここに、α型ＳｉＣは、閃亜
鉛鉱型とウルツ鉱型の層が重なった構造多形のＳｉＣで
あり、β型ＳｉＣは閃亜鉛鉱型構造のＳｉＣである。そ
の評価結果を表３に示す。
に、β型ＳｉＣ粒子を用い、それぞれの、Ｎドープ量を
５００ｐｐｍ付近とし、Ａｌ添加量を１０ｗｔ％として
前記第１実施形態と同様の方法を用い、電圧非直線抵抗
体２を製作した後、バリスタ電極３，４を形成し、バリ
スタ特性評価を行なった。ここに、α型ＳｉＣは、閃亜
鉛鉱型とウルツ鉱型の層が重なった構造多形のＳｉＣで
あり、β型ＳｉＣは閃亜鉛鉱型構造のＳｉＣである。そ
の評価結果を表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】ＳｉＣの場合、結晶系毎に電気的物性、特
に、電子移動度、飽和電子ドリフト速度が異なってお
り、β型ＳｉＣの方が、α型ＳｉＣに比べて電子移動
度、飽和電子ドリフト速度が大きい。このため、β型Ｓ
ｉＣの方が、粒内抵抗を低く抑えることができ、大電流
を流すことができる。従って、α型ＳｉＣを用いるよ
り、β型ＳｉＣの方が好ましい。
に、電子移動度、飽和電子ドリフト速度が異なってお
り、β型ＳｉＣの方が、α型ＳｉＣに比べて電子移動
度、飽和電子ドリフト速度が大きい。このため、β型Ｓ
ｉＣの方が、粒内抵抗を低く抑えることができ、大電流
を流すことができる。従って、α型ＳｉＣを用いるよ
り、β型ＳｉＣの方が好ましい。
【００３４】［第４実施形態］前記第１実施形態に示し
た製造方法において、ＳｉＣの酸化処理工程中の熱処理
温度を８００℃〜１６００℃の範囲で変化させて複数の
電圧非直線抵抗粉体を製作した。熱処理温度以外の製造
条件および製造方法は、前記第１実施形態の方法と同様
である。ただし、Ａｌの添加量が１０ｗｔ％のもの、並
びに、Ｂの添加量が１０ｗｔ％のものの２種類を製作し
た。
た製造方法において、ＳｉＣの酸化処理工程中の熱処理
温度を８００℃〜１６００℃の範囲で変化させて複数の
電圧非直線抵抗粉体を製作した。熱処理温度以外の製造
条件および製造方法は、前記第１実施形態の方法と同様
である。ただし、Ａｌの添加量が１０ｗｔ％のもの、並
びに、Ｂの添加量が１０ｗｔ％のものの２種類を製作し
た。
【００３５】図２はこうして得られた電圧非直線抵抗粉
体（Ａｌを１０ｗｔ％添加したもの）の、酸化物や生成
物の各生成量の熱処理温度依存性をＸ線回折強度で比較
したものである。縦軸は、それぞれＳｉＣのＸ線回折強
度を基準にしたときの、ＳｉＯ2、Ａｌ6Ｓｉ2Ｏ13およ
びＡｌのＸ線回折強度のピーク値の割合である。
体（Ａｌを１０ｗｔ％添加したもの）の、酸化物や生成
物の各生成量の熱処理温度依存性をＸ線回折強度で比較
したものである。縦軸は、それぞれＳｉＣのＸ線回折強
度を基準にしたときの、ＳｉＯ2、Ａｌ6Ｓｉ2Ｏ13およ
びＡｌのＸ線回折強度のピーク値の割合である。
【００３６】この図２から、熱処理温度が１０００℃〜
１０５０℃の範囲でＳｉＣ表面が酸化されてＳｉＯ2の
生成が開始することがわかる。さらに、熱処理温度が１
０５０℃以上になると、ＳｉＣが酸化して得られたＳｉ
Ｏ2とＡｌ2Ｏ3が反応して、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（ム
ライト）が一部生成した。なお、Ｂを添加した場合に
は、ＳｉＯ2と反応して生成される生成物はホウケイ酸
である。このムライトは、熱処理温度が上昇するほど増
加する傾向が見られた。ムライトは、ＳｉＣの酸化によ
り生成したＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との反応により生成する
ため、Ａｌ2Ｏ3の回折強度は高温側で低下する。
１０５０℃の範囲でＳｉＣ表面が酸化されてＳｉＯ2の
生成が開始することがわかる。さらに、熱処理温度が１
０５０℃以上になると、ＳｉＣが酸化して得られたＳｉ
Ｏ2とＡｌ2Ｏ3が反応して、３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（ム
ライト）が一部生成した。なお、Ｂを添加した場合に
は、ＳｉＯ2と反応して生成される生成物はホウケイ酸
である。このムライトは、熱処理温度が上昇するほど増
加する傾向が見られた。ムライトは、ＳｉＣの酸化によ
り生成したＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3との反応により生成する
ため、Ａｌ2Ｏ3の回折強度は高温側で低下する。
【００３７】次に、各熱処理温度で処理した電圧非直線
抵抗粉体を用いて、図１に示す電圧非直線抵抗体２を成
形した後、この電圧非直線抵抗体２にバリスタ電極３，
４を形成し、バリスタ特性評価を行なった。その評価結
果を、図３、図４および図５に示す。図３、図４および
図５に示すように、熱処理温度が１０００℃〜１６００
℃の範囲で、静電容量が小さく、電圧非直線係数αが高
く、バリスタ電圧が低いバリスタ１が得られる。また、
熱処理温度が１０００℃よりも低い温度領域において
は、電圧非直線抵抗体２の粒子抵抗が高くなり過ぎてバ
リスタ電極３，４間が高抵抗のため測定ができず、バリ
スタ特性は得られなかった。以上のことから、熱処理温
度範囲として、１０００℃〜１６００℃が好ましい。
抵抗粉体を用いて、図１に示す電圧非直線抵抗体２を成
形した後、この電圧非直線抵抗体２にバリスタ電極３，
４を形成し、バリスタ特性評価を行なった。その評価結
果を、図３、図４および図５に示す。図３、図４および
図５に示すように、熱処理温度が１０００℃〜１６００
℃の範囲で、静電容量が小さく、電圧非直線係数αが高
く、バリスタ電圧が低いバリスタ１が得られる。また、
熱処理温度が１０００℃よりも低い温度領域において
は、電圧非直線抵抗体２の粒子抵抗が高くなり過ぎてバ
リスタ電極３，４間が高抵抗のため測定ができず、バリ
スタ特性は得られなかった。以上のことから、熱処理温
度範囲として、１０００℃〜１６００℃が好ましい。
【００３８】［第５実施形態］前記第１実施形態と同様
の方法で製作した電圧非直線抵抗体２に、それぞれ表４
に示した各種材料からなるバリスタ電極３，４を形成
し、バリスタ特性評価を行なった。その評価結果を表４
に示す。
の方法で製作した電圧非直線抵抗体２に、それぞれ表４
に示した各種材料からなるバリスタ電極３，４を形成
し、バリスタ特性評価を行なった。その評価結果を表４
に示す。
【００３９】
【表４】
【００４０】表４に示すように、バリスタ電極３，４の
材料の種類にかかわらず、静電容量が小さく、電圧非直
線係数αが高く、バリスタ電圧が低いバリスタ１が得ら
れる。このように、本発明における電圧非直線抵抗体２
のバリスタ特性発現機構は、ＳｉＣとバリスタ電極金属
界面のショットキー接合バリアに由来するものではな
く、ＳｉＣ粒界に起因した特性であり、さらに、この粒
界特性は、低い静電容量及び高い電圧非直線係数αを有
している。このことから、バリスタ電極材料は、用途に
応じて選択することが可能となり、また卑金属電極を用
いることで、低コスト化することが可能となる。
材料の種類にかかわらず、静電容量が小さく、電圧非直
線係数αが高く、バリスタ電圧が低いバリスタ１が得ら
れる。このように、本発明における電圧非直線抵抗体２
のバリスタ特性発現機構は、ＳｉＣとバリスタ電極金属
界面のショットキー接合バリアに由来するものではな
く、ＳｉＣ粒界に起因した特性であり、さらに、この粒
界特性は、低い静電容量及び高い電圧非直線係数αを有
している。このことから、バリスタ電極材料は、用途に
応じて選択することが可能となり、また卑金属電極を用
いることで、低コスト化することが可能となる。
【００４１】なお、本発明に係る電圧非直線抵抗体及び
その製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いた
バリスタは、前記実施形態に限定するものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々に変更することができる。
その製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いた
バリスタは、前記実施形態に限定するものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、不純物をドープしたＳｉＣにＡｌを添加してな
り、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面にＡｌ 2 Ｏ 3 お
よびＡｌ 6 Ｓｉ 2 Ｏ 13 の金属酸化物とＳｉＯ 2 とが形成さ
れることにより、また、不純物をドープしたＳｉＣにＢ
を添加してなり、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面
にホウケイ酸とＳｉＯ 2 とが形成されることにより、見
かけ比誘電率が低く、電圧非直線係数αが高く、かつ、
バリスタ電圧が低い電圧非直線抵抗体を得ることができ
る。この結果、バリスタ特性の優れたバリスタを得るこ
とができる。
よれば、不純物をドープしたＳｉＣにＡｌを添加してな
り、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面にＡｌ 2 Ｏ 3 お
よびＡｌ 6 Ｓｉ 2 Ｏ 13 の金属酸化物とＳｉＯ 2 とが形成さ
れることにより、また、不純物をドープしたＳｉＣにＢ
を添加してなり、不純物をドープしたＳｉＣの粒子表面
にホウケイ酸とＳｉＯ 2 とが形成されることにより、見
かけ比誘電率が低く、電圧非直線係数αが高く、かつ、
バリスタ電圧が低い電圧非直線抵抗体を得ることができ
る。この結果、バリスタ特性の優れたバリスタを得るこ
とができる。
【図１】本発明に係るバリスタの一実施形態を示す斜視
図。
図。
【図２】酸化物および生成物の生成量と熱処理温度との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図３】見かけ比誘電率と熱処理温度との関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図４】バリスタ電圧と熱処理温度との関係を示すグラ
フ。
フ。
【図５】電圧非直線係数αと熱処理温度との関係を示す
グラフ。
グラフ。
１…バリスタ
２…電圧非直線抵抗体
３，４…バリスタ電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01C 7/02 - 7/22
Claims (12)
- 【請求項１】 不純物をドープしたＳｉＣを主成分と
し、該主成分にＡｌを添加してなり、不純物をドープし
たＳｉＣの粒子表面にＡｌ 2 Ｏ 3 およびＡｌ 6 Ｓｉ 2 Ｏ 13 の
金属酸化物とＳｉＯ 2 とが形成されていることを特徴と
する電圧非直線抵抗体。 - 【請求項２】 不純物をドープしたＳｉＣを主成分と
し、該主成分にＢを添加してなり、不純物をドープした
ＳｉＣの粒子表面にホウケイ酸とＳｉＯ 2 とが形成され
ていることを特徴とする電圧非直線抵抗体。 - 【請求項３】 前記不純物をドープしたＳｉＣを１００
ｗｔ％としたとき、前記Ａｌ又は前記Ｂの添加量が０．
０１ｗｔ％〜１００ｗｔ％であることを特徴とする請求
項１又は請求項２記載の電圧非直線抵抗体。 - 【請求項４】 前記不純物をドープしたＳｉＣを１００
ｗｔ％としたとき、前記Ａｌ又は前記Ｂの添加量が０．
５ｗｔ％〜５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１
又は請求項２記載の電圧非直線抵抗体。 - 【請求項５】 前記主成分にドープされる不純物がＮお
よびＰの少なくともいずれか１種類の元素であることを
特徴とする請求項１ないし請求項４記載の電圧非直線抵
抗体。 - 【請求項６】 ＮおよびＰの合計ドープ量が３０ｐｐｍ
〜１００００ｐｐｍであることを特徴とする請求項５記
載の電圧非直線抵抗体。 - 【請求項７】 前記不純物をドープしたＳｉＣがｎ型半
導体であることを特徴とする請求項１ないし請求項６記
載の電圧非直線抵抗体。 - 【請求項８】 前記ＳｉＣがβ型の結晶系を有している
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７記載の電圧非
直線抵抗体。 - 【請求項９】 不純物をドープしたＳｉＣとＡｌとを混
合して混合粉体とした後、該混合粉体を酸化雰囲気中で
熱処理し、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌ6Ｓｉ2Ｏ13 の金属酸化物
とＳｉＯ2とを生成することを特徴とする電圧非直線抵
抗体の製造方法。 - 【請求項１０】 不純物をドープしたＳｉＣとＢとを混
合して混合粉体とした後、該混合粉体を酸化雰囲気中で
熱処理し、ホウケイ酸とＳｉＯ 2 とを生成する ことを特
徴とする電圧非直線抵抗体の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１ないし請求項８記載の電圧非
直線抵抗体にバリスタ電極を設けたことを特徴とするバ
リスタ。 - 【請求項１２】 前記バリスタ電極が、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕの少なくともいずれか１種類
の金属からなることを特徴とする請求項１１記載のバリ
スタ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32242999A JP3503548B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 電圧非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いたバリスタ |
| US09/708,155 US6611192B1 (en) | 1999-11-12 | 2000-11-08 | Voltage-nonlinear resistor, method for making the same, and varistor using the same |
| KR10-2000-0066667A KR100469626B1 (ko) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | 전압 비직선 저항체와, 그 제조방법 및 전압 비직선저항체를 이용한 배리스터 |
| DE10056734A DE10056734A1 (de) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | Nichtlinearer spannungsabhängiger Widerstand, Verfahren zur Herstellung desselben und diesen nutzender Varistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32242999A JP3503548B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 電圧非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いたバリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001143909A JP2001143909A (ja) | 2001-05-25 |
| JP3503548B2 true JP3503548B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=18143580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32242999A Expired - Fee Related JP3503548B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | 電圧非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いたバリスタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6611192B1 (ja) |
| JP (1) | JP3503548B2 (ja) |
| KR (1) | KR100469626B1 (ja) |
| DE (1) | DE10056734A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7183891B2 (en) | 2002-04-08 | 2007-02-27 | Littelfuse, Inc. | Direct application voltage variable material, devices employing same and methods of manufacturing such devices |
| US7132922B2 (en) * | 2002-04-08 | 2006-11-07 | Littelfuse, Inc. | Direct application voltage variable material, components thereof and devices employing same |
| TW200809639A (en) * | 2006-03-10 | 2008-02-16 | Littelfuse Inc | Suppressing electrostatic discharge associated with radio frequency identification tags |
| KR100778105B1 (ko) * | 2006-03-30 | 2007-11-22 | 한국과학기술원 | 입계 편석을 이용한 ＳｒＴｉ０３계 베리스터의 제조방법 |
| KR100850683B1 (ko) * | 2007-03-29 | 2008-08-07 | 주식회사 바일테크놀러지 | 직병렬구조의 써지 써프레서 및 이의 제조방법 |
| DE102009010214A1 (de) * | 2009-02-23 | 2010-09-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Diskretes Widerstandsbauelement und Leistungsmodul mit einem diskreten Widerstandsbauelement |
| DE102009052308B3 (de) * | 2009-11-09 | 2011-02-10 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaszylinders sowie Träger zur Durchführung des Verfahrens |
| CN112002770B (zh) * | 2020-08-20 | 2022-04-12 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 一种电极预置焊料的光导开关及制作方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2150167A (en) * | 1935-09-23 | 1939-03-14 | Electric Service Supplies Co | Current control and discharge of transient overvoltages |
| US3291759A (en) * | 1963-12-13 | 1966-12-13 | Gen Electric | Non-linear resistance material |
| US3607790A (en) * | 1968-12-05 | 1971-09-21 | Gen Electric | Resistance material and method of making |
| US4209474A (en) * | 1977-08-31 | 1980-06-24 | General Electric Company | Process for preparing semiconducting silicon carbide sintered body |
| JPS5921579A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-03 | 大森 守 | 炭化珪素焼結成形体とその製造方法 |
| JPH0686322B2 (ja) | 1990-03-16 | 1994-11-02 | 日本碍子株式会社 | 電圧非直線抵抗体用酸化亜鉛原料 |
| JP3165410B2 (ja) | 1993-05-10 | 2001-05-14 | 三菱電機株式会社 | 高抵抗電圧非直線抵抗体およびそれを用いた避雷器 |
| JPH10229004A (ja) * | 1997-02-17 | 1998-08-25 | Murata Mfg Co Ltd | チップ型バリスタ |
| DE19800470A1 (de) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Abb Research Ltd | Widerstandselement |
| DE19817977C2 (de) | 1998-04-22 | 2001-01-04 | Kocks Technik | Rollenführung für ein Walzgerüst |
-
1999
- 1999-11-12 JP JP32242999A patent/JP3503548B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-11-08 US US09/708,155 patent/US6611192B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-10 DE DE10056734A patent/DE10056734A1/de not_active Withdrawn
- 2000-11-10 KR KR10-2000-0066667A patent/KR100469626B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001143909A (ja) | 2001-05-25 |
| US6611192B1 (en) | 2003-08-26 |
| KR20010051592A (ko) | 2001-06-25 |
| DE10056734A1 (de) | 2001-06-13 |
| KR100469626B1 (ko) | 2005-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0437613B1 (en) | Laminated and grain boundary insulated type semiconductor ceramic capacitor and method of producing the same | |
| JP3503548B2 (ja) | 電圧非直線抵抗体及びその製造方法、並びに、この電圧非直線抵抗体を用いたバリスタ | |
| JP3039513B2 (ja) | チタン酸バリウム粉末、および半導体セラミック、ならびに半導体セラミック素子 | |
| EP0064386B1 (en) | Silicon carbide electrical insulator material of low dielectric constant and manufacturing method therefor | |
| EP0412167B1 (en) | Laminated type grain boundary insulated semiconductor ceramic capacitor and method of producing the same | |
| JP3598935B2 (ja) | 電圧非直線抵抗体、その製造方法及びバリスタ | |
| JP3598954B2 (ja) | 電圧非直線抵抗体の製造方法 | |
| Reddy et al. | Synthesis of zinc oxide varistors with bismuth oxide additive by the sol–gel route | |
| JP2979915B2 (ja) | 半導体磁器組成物及びその製造方法 | |
| JPS606535B2 (ja) | 磁器組成物 | |
| JP2630156B2 (ja) | 半導体磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP2937024B2 (ja) | 半導体磁器組成物とその製造方法 | |
| JP2580916B2 (ja) | 磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP2713040B2 (ja) | 半導体磁器組成物及びその製造方法 | |
| JP2705019B2 (ja) | 磁器半導体組成物およびその製造方法 | |
| JPH0255921B2 (ja) | ||
| JP2773479B2 (ja) | 粒界絶縁型半導体磁器物質及びその製造方法 | |
| JP2573466B2 (ja) | 電圧非直線性抵抗体磁器組成物 | |
| JP2000016866A (ja) | チタン酸バリウム系半導体材料の製造方法 | |
| JP2555790B2 (ja) | 磁器組成物及びその製造方法 | |
| JPS584448B2 (ja) | 還元再酸化型半導体磁器コンデンサ素体の製造方法 | |
| JPH08319157A (ja) | チタン酸バリウム系セラミックス及びその製造方法 | |
| JPH09171908A (ja) | 半導体磁器組成物とその製造方法 | |
| JPH0740522B2 (ja) | 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 | |
| JPH1070009A (ja) | 正特性サーミスタおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031201 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071219 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101219 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101219 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111219 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111219 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121219 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |