JPH021835Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、コンデンサとバリスタ及び異常電
圧吸収素子を兼ねる多機能素子に関するものであ
る。

〈従来の技術〉 雷サージ、静電気サージ、インダクタンスを含
む回路の開閉にともなうサージの侵入から電子回
路を保護するため、サージを吸収する保護回路が
必要になり、従来この保護回路にはバリスタやギ
ヤツプ式サージアブソーバなどが使用されてい
る。

ところで、前者のバリスタは、例えばZnO，
SrTiO₃などの半導体磁器の結晶粒界を高抵抗化
したものが良く知られている。

しかし、バリスタは高電圧あるいは高エネルギ
ーのサージに対して等価直列抵抗が大きいために
発熱が生じて破壊してしまう。

このため、高電圧のサージに対応するには素子
の体積を大型化し、電極面積を大きくしなければ
ならないという不都合がある。

これに対して低電圧のサージには比較的小型の
素子で対応することができるが、結晶粒体の量や
焼結状態等により放電電圧が変化するため精度が
悪いという問題がある。

また、後者のギヤツプ式サージアブソーバは基
板上に一対の放電電極をギヤツプを隔てて設けた
構造であり、高電圧あるいは高エネルギーのサー
ジに対して効果的である。

このギヤツプ式サージアブソーバの放電電圧の
制御は、電極間のギヤツプによつて決まり、空気
中の場合電極間のギヤツプが１mmで3.5kV程度に
なる。

従つて数百Ｖで放電する低圧用素子を製作する
場合、電極間のギヤツプを0.1mm前後にする必要
がある。

しかし、電極の形成において、ギヤツプが0.1
mmになるようにするには技術的に極めて困難であ
り、精度的には優れているが低圧用として製作加
工上不向きである。

このように、従来のバリスタやギヤツプ式サー
ジアブソーバは何れの場合も高電圧サージに適す
るが低電圧のものを得るには困難であつた。

また、電子回路において、コンデンサやバリス
タ及び異常電圧吸収素子を組込む必要がある場
合、従来は独立したものを用いていたため部品数
が多くなり回路構造が複雑になるという問題があ
つた。

〈考案が解決しようとする課題〉 この考案は上記のような点にかんがみてなされ
たものであり、単一の構造でコンデンサとバリス
タ及び異常電圧吸収とが行なえ、しかも異常電圧
吸収素子として、バリスタとギヤツプ式サージア
ブソーバの利点を生かし、低電圧で放電が生じる
製作加工の容易な多機能素子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〉 この考案の構成は、結晶粒界を高抵抗化した半
導体磁器の表面に、該半導体を挟んで対向する電
極を形成し、対向する電極の対応縁間で所定間〓
のギヤツプを形成し、コンデンサとバリスタ及び
異常電圧吸収素子を兼用できるようにしたもので
ある。

〈実施例〉 以下、この考案の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

第１図ないし第４図に示す第１の例の多機能素
子は、結晶粒界を高抵抗化して矩形状に形成した
半導体磁器１の一面側に第１の電極２と、他面側
に第２の電極３及び第３の電極４を各々設け、第
１の電極２と第２の電極３を半導体磁器１の側面
に設けた側部電極５により接続して構成されてい
る。

上記第２の電極３と第３の電極４は放電用電極
となり、その対応縁間に所定間隔のギヤツプｘが
設けられ、第１の電極２と第３の電極４が半導体
磁器１を挟んで対向し、コンデンサとバリスタを
構成している。

上記多機能素子の製造工程は、例えば主体とし
てSrTiO₃ 99.67％、半導体化剤としてY₂O₃ 0.3
％、特性改善剤としてMnO₂ 0.03％からなる組成
物を還元性雰囲気中において1400℃で３時間焼成
する。

続いて空気中において1100℃で１時間の熱処理
を行ない、結晶粒界を高抵抗化した半導体磁器１
を形成する。

この半導体磁器１は第２図に拡大図で示すよう
に、外周面が抵抗膜６によつて覆われた半導体粒
７が結合した構造になる。

次に半導体磁器１の両面及び側面に、第１の電
極２と第２の電極３と第３の電極４及び接続電極
５を、スクリーン印刷等の手段により第１図に示
すようなパターンで形成し、この電極２，３，
４，５を800℃で焼付ければ多機能素子ができ上
がる。

なお、各電極２，３，４，５にはAgのほか、
Ni，Cu，Zn，Snなど一般的な電極金属やカーボ
ン電極を用いることができる。

上記のような多機能素子は、第３図の等価回路
及び第４図の性能図に示すように、第１の電極２
と第３の電極４に印加される電圧が低電圧の場合
コンデンサＣとして働き、中電圧低エネルギーに
なるとバリスタＢとして作動する。

また、高電圧で高エネルギーのサージに対して
は、第２電極３と第３電極４のギヤツプｘ間に放
電が生じ、サージ電圧吸収素子Ｓになる。

ちなみに、半導体磁器１の大きさが10mm×７mm
×厚み0.5mmの素子でギヤツプｘの間隔を１mmに
形成した場合、バリスタ35V（１mmＡを流したと
きの電圧）、α13、放電開始電圧300Vの素子が得
られた。

また、25V以下の電圧では0.1μFのコンデンサ
としても動作させることができる。

上記のように、第２の電極３と第３の電極４間
のギヤツプｘの間隔が広いのに放電開始電圧が低
い理由は、半導体磁器１が第２図に示すように、
0.1〜1Ωの抵抗層６が数十個直列に結合した構造
になり、実質のギヤツプ間隔が見掛けのそれの10
分の１程度に減少するためである。

次に第５図は円板状の半導体磁器１ａの中央に
貫通孔８を有する素子の例を示し、半導体磁器１
ａの両面に電極９と９を施し、更に両電極９，９
上に放電用電極１０，１０を設け、半導体磁器１
ａを挟む電極９，９によりコンデンサ及びバリス
タを構成し、外面の電極１０，１０の貫通孔８の
位置でギヤツプｘを介して対向する部分で放電が
生じる異常電圧吸収素子を形成することになる。

〈考案の効果〉 以上のように、この考案によると、結晶粒界を
高抵抗化した半導体磁器の表面に、キヤパシタン
ス用及びバリスタ用電極と放電用電極を形成した
ので、単一構造でコンデンサとバリスタ及び異常
電圧吸収素子の三つの機能を持つことになり、電
子回路の構造を大幅に簡単化することができる。

また、半導体磁器が放電用電極間を抵抗層で結
合し、実質の電極間のギヤツプ間隔を減少させる
ことができ、このため電極のギヤツプを広くして
数100V程度の低電圧で放電が生じる吸収素子を
製作することができ、しかも放電電極のギヤツプ
間隔を広くできるので、低電圧用の吸収素子を容
易に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る多機能素子の斜視図、
第２図は同上の要部を示す拡大断面図、第３図は
同上の等価回路図、第４図は同じく同上の性能を
示すグラフ、第５図は多機能素子の例を示す縦断
面図である。 １，１ａ……半導体磁器、２，３，４，５，
９，１０……電極。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 結晶粒界を高抵抗化した半導体磁器の表面に、
   該半導体磁器を挟んで対向する電極を形成すると
   ともに、対向する電極の対応縁間で所定間隔のギ
   ヤツプを形成したことを特徴とする多機能素子。