JPH0113201B2 - - Google Patents
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- JPH0113201B2 JPH0113201B2 JP56039206A JP3920681A JPH0113201B2 JP H0113201 B2 JPH0113201 B2 JP H0113201B2 JP 56039206 A JP56039206 A JP 56039206A JP 3920681 A JP3920681 A JP 3920681A JP H0113201 B2 JPH0113201 B2 JP H0113201B2
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Landscapes
- Testing Relating To Insulation (AREA)
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Description
本発明は酸化亜鉛半導体を用いた酸化亜鉛電圧
非直線抵抗体の選別方法に関するものである。 電圧非直線抵抗体（以下、バリスタという）は
サージ吸収素子、電圧安定化素子等に広く用いら
れており、その電気的特性は次式に示す実験式で
示される。 Ｉ／ｉ＝（Ｖ／Vi）〓 ……(1) ここでＩは素子を流れる電流、Ｖは印加電圧、
Viは電流がｉアンペア流れる時の電圧で通常
1mAの値をとり、立ち上り電圧V1nAと称されて
いる。αは電圧非直線係数と称されており、バリ
スタを挿入した電気回路の電圧がいかに制御され
るかを示したものでαが大きい程電圧制御性に優
れている。 従来バリスタとしてはシリコン・カーバイド・
バリスタやシリコンバリスタが用いられていた
が、シリコン・カーバイド・バリスタはαが小さ
く電圧制御性に欠けるという欠点を持ち、シリコ
ン・バリスタは耐サージ性能が悪いという欠点が
あつた。一方酸化亜鉛を主成分とし、これに微量
の添加物を加えて焼結して得られるバリスタは優
れた非直線性を持ち、さらに耐サージ性能も良く
従来のシリコン・カーバイド・バリスタや、シリ
コン・バリスタに対する置き換えが除々に進んで
いる。 しかし、酸化亜鉛バリスタにサージ・パルスを
印加すると、その電圧―電流特性は第１図の様に
その非直線性が劣化する方向へ変化する。第１図
で１１はサージ・パルスを印加する前の特性であ
り、１２はサージ・パルスの極性と同一極性で測
定した特性であり、１３は逆極性で測定した特性
である。逆方向特性の方が同一極性の特性より非
直線性の劣化が著しい。またこの非直線性の劣化
の程度は各素子によりバラツキが生じるのが普通
でありこれは実用上の大きな問題となつている。
各素子のサージ・パルスに対する劣化の程度を素
子にサージ・パルスを印加することなしに予測す
る方法が必要とされている。 この方法としては従来、試験されるロツトから
数個の試料をぬきとり、ぬきとつた試料に対して
耐サージ・パルス性を測定し、その結果が良けれ
ば、そのロツトは良品ロツトとし、悪ければ不良
品ロツトとしていた。しかしこの方法では良品ロ
ツトとしたロツトの中に不良品がかなりの頻度で
混入することは避けられなかつた。 また試料に弱いストレスをかけた時の非直線性
の劣化の度合と、サージ・パルスをかけた時の非
直線性の劣化の度合との相関関係を測定し、この
相関関係を用いて弱いストレスをかけた時の非直
線性の劣化の度合から、サージ・パルス印加後の
非直線性の劣化の度合をある程度予測することが
できる。この方法によつてある程度の選別は可能
であるが、やはり耐サージ性の良くない素子が選
別された良品ロツトの中に混入することは避けら
れなかつた。 本発明は非破壊的方法によつて耐サージ性の良
好な酸化亜鉛電圧非直線抵抗体を選別することを
目的とする。 本発明は酸化亜鉛を主体とした電圧非直線抵抗
体において、上記抵抗体に電圧パルスを印加して
電流値を変化せしめ、電圧パルス除去後の異なる
２つの時刻における電流値の差を電圧パルス印加
時の電流値で除した値を用いて耐サージ性の良好
な電圧非直線抵抗体を非破壊で選別することを特
徴とするものである。 以下、本発明を図面によつて説明する。 酸化亜鉛バリスタに第２図において符号２１で
示すような電圧パルスを印加すると電圧パルス印
加後のこの素子の電流値は第２図において付号２
２で示すように変化する。これは電圧パルスを印
加することにより酸化亜鉛バリスタ内のエネルギ
ー禁制帯中に存在する電子的欠陥に捕えられた電
子が電子パルスを除去した後放出されることによ
る。したがつてこの時の電流値を測定することに
より、上記電子的欠陥の性質を知ることができ
る。電流値の測定は電圧パルス除去後の全ての時
間について行う必要はなく第２図に示す様に任意
の２つの時刻t1，t2について行い、この時の差Δi
＝ｉ（t1）−ｉ（t2）を測定すれば十分である。 この様な測定を酸化亜鉛バリスタに対して室温
で行つた結果、このΔiの大きさとサージ・パル
ス印加後の非直線性の劣化の度合との間に大きな
相関が見られた。従つてこのΔiを測定すること
によりサージ・パルス印加後の劣化の度合が予測
できる。このことはサージ・パルス印加による非
直線性劣化の過程に酸化亜鉛バリスタ内の電子
的・エネルギー禁制帯中に存在する電子的欠陥が
大きな役割を果たしているためと考えることがで
きる。 尚、Δiを測定する時の電圧パルスの印加前後
では素子の電圧―電流特性は変化しない。従つ
て、この方法は酸化亜鉛バリスタにおいて耐サー
ジ・パルス性の良好な素子を非破壊で選別する方
法となり得る。 （実施例） 酸化亜鉛にビスマス，コバルト，アンチモン，
クロム等を酸化物で加え、ボールミルで混合し、
600℃で２時間仮焼した後1200℃で１時間焼結し、
１mmの厚さに切断し、その後銀電極をつけたもの
を試料とした。 この様にして準備した試料を20ケ準備し、Δi
を測定した。Δiの測定は次の様にした。 試料に第３図において付号３１で示す様に−
（V1nA×1/4）Ｖの電圧をかけておき、ある時刻
に5mSの時間巾で付号３２に示す様に（V1nA×
１／４）Ｖにし、その後付号３３に示す様に−
（V1nA×1/4）Ｖにもどす。電圧が−（V1nA×1/4）
Ｖにもどつた時刻から15mSと60mS後の各電流値
を測定し、その差をΔiとした。尚、この値は異
なる試料について比較するために、試料に−
（V1nA×1/4）Ｖの電圧を印加した時の電流値i0で
規格化し、Δi／i0とした。 第４図に測定回路の概略を示す。 さらにΔiを測定後試料にパルス巾2mSで波高
値40Aのパルスを２回印加し、その後印加パルス
の極性と逆極性で試料に10μAの電流を流すのに
必要な電圧V10μAを測定し、パルス印加前の
V1nAとの変化率（ΔV／Ｖ）10μAを求めた。第１
表はこの２つの量Δi／i0と（ΔV／Ｖ）10μAの関係
を表に示したものである。表からわかる様に
（Δi／i0）が1.25％以下の素子を選び出せば
（ΔV／Ｖ）10μA＞10％の素子は取り除くことがで
きる。また（Δi／i0）＜0.9％の素子を選び出せば
（ΔV／Ｖ）10μA＞５％の素子を取り除くことがで
きる。
非直線抵抗体の選別方法に関するものである。 電圧非直線抵抗体（以下、バリスタという）は
サージ吸収素子、電圧安定化素子等に広く用いら
れており、その電気的特性は次式に示す実験式で
示される。 Ｉ／ｉ＝（Ｖ／Vi）〓 ……(1) ここでＩは素子を流れる電流、Ｖは印加電圧、
Viは電流がｉアンペア流れる時の電圧で通常
1mAの値をとり、立ち上り電圧V1nAと称されて
いる。αは電圧非直線係数と称されており、バリ
スタを挿入した電気回路の電圧がいかに制御され
るかを示したものでαが大きい程電圧制御性に優
れている。 従来バリスタとしてはシリコン・カーバイド・
バリスタやシリコンバリスタが用いられていた
が、シリコン・カーバイド・バリスタはαが小さ
く電圧制御性に欠けるという欠点を持ち、シリコ
ン・バリスタは耐サージ性能が悪いという欠点が
あつた。一方酸化亜鉛を主成分とし、これに微量
の添加物を加えて焼結して得られるバリスタは優
れた非直線性を持ち、さらに耐サージ性能も良く
従来のシリコン・カーバイド・バリスタや、シリ
コン・バリスタに対する置き換えが除々に進んで
いる。 しかし、酸化亜鉛バリスタにサージ・パルスを
印加すると、その電圧―電流特性は第１図の様に
その非直線性が劣化する方向へ変化する。第１図
で１１はサージ・パルスを印加する前の特性であ
り、１２はサージ・パルスの極性と同一極性で測
定した特性であり、１３は逆極性で測定した特性
である。逆方向特性の方が同一極性の特性より非
直線性の劣化が著しい。またこの非直線性の劣化
の程度は各素子によりバラツキが生じるのが普通
でありこれは実用上の大きな問題となつている。
各素子のサージ・パルスに対する劣化の程度を素
子にサージ・パルスを印加することなしに予測す
る方法が必要とされている。 この方法としては従来、試験されるロツトから
数個の試料をぬきとり、ぬきとつた試料に対して
耐サージ・パルス性を測定し、その結果が良けれ
ば、そのロツトは良品ロツトとし、悪ければ不良
品ロツトとしていた。しかしこの方法では良品ロ
ツトとしたロツトの中に不良品がかなりの頻度で
混入することは避けられなかつた。 また試料に弱いストレスをかけた時の非直線性
の劣化の度合と、サージ・パルスをかけた時の非
直線性の劣化の度合との相関関係を測定し、この
相関関係を用いて弱いストレスをかけた時の非直
線性の劣化の度合から、サージ・パルス印加後の
非直線性の劣化の度合をある程度予測することが
できる。この方法によつてある程度の選別は可能
であるが、やはり耐サージ性の良くない素子が選
別された良品ロツトの中に混入することは避けら
れなかつた。 本発明は非破壊的方法によつて耐サージ性の良
好な酸化亜鉛電圧非直線抵抗体を選別することを
目的とする。 本発明は酸化亜鉛を主体とした電圧非直線抵抗
体において、上記抵抗体に電圧パルスを印加して
電流値を変化せしめ、電圧パルス除去後の異なる
２つの時刻における電流値の差を電圧パルス印加
時の電流値で除した値を用いて耐サージ性の良好
な電圧非直線抵抗体を非破壊で選別することを特
徴とするものである。 以下、本発明を図面によつて説明する。 酸化亜鉛バリスタに第２図において符号２１で
示すような電圧パルスを印加すると電圧パルス印
加後のこの素子の電流値は第２図において付号２
２で示すように変化する。これは電圧パルスを印
加することにより酸化亜鉛バリスタ内のエネルギ
ー禁制帯中に存在する電子的欠陥に捕えられた電
子が電子パルスを除去した後放出されることによ
る。したがつてこの時の電流値を測定することに
より、上記電子的欠陥の性質を知ることができ
る。電流値の測定は電圧パルス除去後の全ての時
間について行う必要はなく第２図に示す様に任意
の２つの時刻t1，t2について行い、この時の差Δi
＝ｉ（t1）−ｉ（t2）を測定すれば十分である。 この様な測定を酸化亜鉛バリスタに対して室温
で行つた結果、このΔiの大きさとサージ・パル
ス印加後の非直線性の劣化の度合との間に大きな
相関が見られた。従つてこのΔiを測定すること
によりサージ・パルス印加後の劣化の度合が予測
できる。このことはサージ・パルス印加による非
直線性劣化の過程に酸化亜鉛バリスタ内の電子
的・エネルギー禁制帯中に存在する電子的欠陥が
大きな役割を果たしているためと考えることがで
きる。 尚、Δiを測定する時の電圧パルスの印加前後
では素子の電圧―電流特性は変化しない。従つ
て、この方法は酸化亜鉛バリスタにおいて耐サー
ジ・パルス性の良好な素子を非破壊で選別する方
法となり得る。 （実施例） 酸化亜鉛にビスマス，コバルト，アンチモン，
クロム等を酸化物で加え、ボールミルで混合し、
600℃で２時間仮焼した後1200℃で１時間焼結し、
１mmの厚さに切断し、その後銀電極をつけたもの
を試料とした。 この様にして準備した試料を20ケ準備し、Δi
を測定した。Δiの測定は次の様にした。 試料に第３図において付号３１で示す様に−
（V1nA×1/4）Ｖの電圧をかけておき、ある時刻
に5mSの時間巾で付号３２に示す様に（V1nA×
１／４）Ｖにし、その後付号３３に示す様に−
（V1nA×1/4）Ｖにもどす。電圧が−（V1nA×1/4）
Ｖにもどつた時刻から15mSと60mS後の各電流値
を測定し、その差をΔiとした。尚、この値は異
なる試料について比較するために、試料に−
（V1nA×1/4）Ｖの電圧を印加した時の電流値i0で
規格化し、Δi／i0とした。 第４図に測定回路の概略を示す。 さらにΔiを測定後試料にパルス巾2mSで波高
値40Aのパルスを２回印加し、その後印加パルス
の極性と逆極性で試料に10μAの電流を流すのに
必要な電圧V10μAを測定し、パルス印加前の
V1nAとの変化率（ΔV／Ｖ）10μAを求めた。第１
表はこの２つの量Δi／i0と（ΔV／Ｖ）10μAの関係
を表に示したものである。表からわかる様に
（Δi／i0）が1.25％以下の素子を選び出せば
（ΔV／Ｖ）10μA＞10％の素子は取り除くことがで
きる。また（Δi／i0）＜0.9％の素子を選び出せば
（ΔV／Ｖ）10μA＞５％の素子を取り除くことがで
きる。
【表】
【表】
第１表をグラフ化して第５図に示す。この関係
は酸化亜鉛に添加物を加えて焼結して得られる酸
化亜鉛バリスタではその組成及び製造工程に殆ど
依存せずに成立する。このことは酸化亜鉛を主成
分とする全てのバリスタに対し（Δi／i0）の値は
（ΔV／Ｖ）10μAの良好な素子を選別する為の評価
基準となることを示すものである。 以上のように本発明によれば、酸化亜鉛バリス
タにおいて耐サージ・パルス性能の良好な素子を
正確に、しかも素子の初期特性を損うことなしに
簡単に選別することが可能となる。 この結果、この様な選別を行つた酸化亜鉛バリ
スタを用いた電子回路の信頼性を著しく高めるこ
とができる。
は酸化亜鉛に添加物を加えて焼結して得られる酸
化亜鉛バリスタではその組成及び製造工程に殆ど
依存せずに成立する。このことは酸化亜鉛を主成
分とする全てのバリスタに対し（Δi／i0）の値は
（ΔV／Ｖ）10μAの良好な素子を選別する為の評価
基準となることを示すものである。 以上のように本発明によれば、酸化亜鉛バリス
タにおいて耐サージ・パルス性能の良好な素子を
正確に、しかも素子の初期特性を損うことなしに
簡単に選別することが可能となる。 この結果、この様な選別を行つた酸化亜鉛バリ
スタを用いた電子回路の信頼性を著しく高めるこ
とができる。
第１図は酸化亜鉛バリスタの電圧―電流特性を
両対数で示した電圧―電流特性図である。第２図
はΔiを測定する時に印加する電圧波形を示すと
ともに電圧が加わつた時の電流値の変化の様子を
示した説明図である。第３図はΔiを測定した時
の電圧波形図である。第４図はΔiを測定する時
の測定回路である。第５図はΔiと（ΔV／Ｖ）
10μAの関係を示した説明図である。
両対数で示した電圧―電流特性図である。第２図
はΔiを測定する時に印加する電圧波形を示すと
ともに電圧が加わつた時の電流値の変化の様子を
示した説明図である。第３図はΔiを測定した時
の電圧波形図である。第４図はΔiを測定する時
の測定回路である。第５図はΔiと（ΔV／Ｖ）
10μAの関係を示した説明図である。
Claims (1)
- １ 酸化亜鉛を主体としそれに微量の添加物を加
えて焼結して得られる電圧非直線抵抗体におい
て、上記抵抗体に電圧パルスを印加して電流値を
変化せしめ、電圧パルス除去後の異なる２つの時
刻における電流値の差を電圧パルス印加時の電流
値で除した値を用いて耐サージ性の良好な電圧非
直線抵抗体を非破壊で選別することを特徴とする
酸化亜鉛電圧非直線抵抗体の選別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56039206A JPS57153404A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Method of sorting zinc oxide voltage nonlinear resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56039206A JPS57153404A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Method of sorting zinc oxide voltage nonlinear resistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57153404A JPS57153404A (en) | 1982-09-22 |
| JPH0113201B2 true JPH0113201B2 (ja) | 1989-03-03 |
Family
ID=12546654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56039206A Granted JPS57153404A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Method of sorting zinc oxide voltage nonlinear resistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57153404A (ja) |
-
1981
- 1981-03-18 JP JP56039206A patent/JPS57153404A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57153404A (en) | 1982-09-22 |
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