JPH0380323B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は各種電気機器、電子機器において異常
電圧吸収用及びノイズ除去用などに利用される電
圧依存性非直線抵抗体（以下バリスタと呼ぶ）を
作るのに好適な電圧依存性非直線抵抗体磁器組成
物に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来、各種電気機器、電子機器における異常高
電圧（以下サージと呼ぶ）の吸収、雑音の除去、
火花消去などのために電圧依存性非直線抵抗特性
を有するSiCバリスタやZnO系バリスタなどが使
用されていた。このようなバリスタの電圧−電流
特性は近似的に次式のように表わすことができ
る。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 ここで、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固有
の定数であり、αは電圧非直線指数である。 SiCバリスタのαは２〜７程度、ZnO系バリス
タではαが50にもおよぶものがある。このような
バリスタはサージのように比較的高い電圧の吸収
に優れた性能を有しているが、誘電率が低く固有
静電容量が小さいため、バリスタ電圧以下の低い
電圧の吸収（例えばノイズなど）に対してはほと
んど効果を示さず、また誘電損失角（tanδ）も５
〜10％と大きい。 一方、これらのノイズなどの除去には組成や焼
成条件を適当に選択することにより、見かけの誘
電率が５×10⁴〜６×10⁴程度でtanδが１％前後の
半導体磁器コンデンサが利用されている。しか
し、この半導体磁器コンデンサはサージなどによ
りある限度以上の電流が素子に印加されると破壊
したり、コンデンサとしての機能を果たさなくな
つたりする。 上記のような理由で電気機器、電子機器におい
ては、サージ吸収やノイズ除去などの目的のため
には、通常バリスタとコンデンサ及び他の部品
（例えばコイル）とを組み合わせて使用され、例
えばノイズフイルタはこのような構成になつてい
る。 第１図は一般的な従来のノイズフイルタ回路を
示し、第２図はバリスタとコンデンサ及びコイル
を組み合わせて構成された従来のノイズフイルタ
回路を示しており、１はコイル、２はコンデン
サ、３はバリスタである。 しかし、このような第２図に示す構成は機器内
部における部品点数が多くなる上に機器の小形化
動向に相反するという欠点を有していた。 発明の目的 本発明は上記のような従来のサージ吸収、ノイ
ズ除去における欠点を除去し、バリスタとコンデ
ンサの両方の機能を有し、１個の素子でサージ吸
収、ノイズ除去が可能な複合機能を有するバリス
タを作るのに好適な磁器組成物を提供することを
目的としている。 発明の構成 本発明は上述のような目的を達成を達成するた
めに、SrTiO₃と、半導体化促進用金属酸化物と
してDy₂O₃と、Eu、Gd、Tb、Tm、Lu、Th、
Ir、Os、Hf、Ruからなる群から選択された少な
くとも１種類以上の元素を所定含有する構成とし
た電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物を提案する
ものである。 実施例の説明 以下に本発明を実施例を上げて具体的に説明す
る。 実施例 １ SrTiO₃とDy₂O₃とGd₂O₃を下記の第１表に示
した組成比になるように秤量した後、ボールミル
などにより湿式で６時間混合し、乾燥させた後、
空気中で1000〜1250℃、１〜５時間仮焼する。そ
の後、ボールミルなどにより湿式で４時間粉砕
し、乾燥させた後、有機バインダー（例えばポリ
ビニルアルコールなど）を8wt％加え造粒した
後、8.0（mm）φ×1.0mmｔの形状にプレス圧1.0t／
cm²で加圧成型した。この成型体を還元雰囲気（例
えばN₂：H₂＝10：１）にて1300〜1450℃で１〜
６時間焼成した。こうして得られた焼成体の比抵
抗は0.1〜0.8Ω・cmで、平均粒径は20〜50μmであ
つた。次に、この焼成体を空気中で1000〜1300℃
で0.5〜５時間焼成し、第３図の焼結体４を得た。
さらに、上記焼結体４の両平面をSiCなどの研磨
剤で研磨し、Agなどの導電性金属を用いて電極
５，６を形成した。上記電極５，６の径は5.0mm
φとした。 このようにして得られた素子の特性を第１表に
併せて示す。

【表】

【表】 ＊……比較例
ここで、素子のバリスタとして特性評価は上述
した電圧−電流特性式 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 （ただし、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固
有の定数、αは非直線指数）におけるαとＣによ
つて行うことが可能である。しかし、Ｃの正確な
測定が困難であるため、本発明においては1mA
のバリスタ電流を流した時の単位厚み当りのバリ
スタ電圧（以下、V1mA／mmと呼ぶ）の値と、 α＝１／log（V10mA／V1mA） 〔ただし、V10mAは10mAのバリスタ電流を流
した時のバリスタ電圧、V1mAは1mAのバリス
タ電流を流した時のバリスタ電圧〕の値によりバ
リスタとしての特性評価を行つている。また、コ
ンデンサとしての特性評価は測定周波数1kHzに
おける誘電率をε、誘電損失角tanδで行つてい
る。上記のデータは還元雰囲気における焼成温
度、時間を1400℃、２時間、空気中での焼成温
度、時間を1200℃、３時間で行つたものである。 第１表に示したようにDy₂O₃は添加量が0.005
モル％以上になると焼成時にSrTiO₃を主体とす
る結晶の格子内に固溶し、原子価制御により焼結
体の比抵抗を1.0Ω・cm前後に下げることができ
るため、空気中で再焼成することによりバリスタ
としての使用が可能である。しかし、Dy₂O₃が
10.000モル％を越えるともはや固溶しなくなり、
焼結体の比抵抗が大きくなり、バリスタとしての
使用には不適当となる。 Gd₂O₃は焼成時にSrTiO₃を主体とした結晶の
粒界に偏析し、粒界層の比抵抗を増大させ、焼結
体の非直線性を大きくするのに寄与する。 このような効果が現われるのは、Gd₂O₃の添加
量が0.005モル％以上になつた時である。また、
Gd₂O₃の添加量が10.000モル％を越えると誘電損
失角tanδが増大し、誘電率εは徐々に減少し、非
直線指数αも減少する。 また、単位厚み当りのバリスタ電圧
（V1mA／mm）はDy₂O₃が0.005モル％未満の場
合、焼結体の比抵抗が大きいため大きな値にな
る。 従つて、バリスタとコンデンサの両方の機能を
同時に満足する範囲は、Dy₂O₃0.005〜10.000モル
％、Gd₂O₃0.005〜10.000モル％である。 なお、実施例ではGd₂O₃についてのみ単独で用
いる場合について説明したが、これらに代えて
Eu、Tb、Tm、Lu、Th、Ir、Os、Hf、Ruの酸
化物をそれぞれ単独で上記所定量の範囲で用いて
も同様の効果が得られることを確認した。また、
これらGd、Eu、Tb、Tm、Lu、Th、Ir、Os、
Hf、Ruの酸化物を２種類以上、合計での添加量
が上記所定量の範囲になるようにして用いても同
様の効果が得られることを確認した。 上記の素子を使用して第４図に示すような回路
を作り、第５図に示すようなノイズ入力Ａに対し
て出力状況を調べた結果、第５図の出力状況曲線
Ｂに示すようにノイズをおさえることができた。
第５図で７は本発明の素子、８はコイルである。 なお、第１図に示す従来のフイルタ回路の出力
状況は第５図の出力状況曲線Ｃの通りであり、十
分にノイズを除去していない。また、第２図に示
すバリスタを含む従来のフイルタ回路では、本発
明による素子を用いた第４図の回路に類似した効
果が得られるが、バリスタを別個に必要とするだ
け部品点数が多くなる。 発明の効果 以上述べたように本発明による磁器組成物を利
用した素子は従来にない複合機能を有し、バリス
タとコンデンサの２つの役割を同時に果たすこと
が可能であり、従来のノイズフイルタ回路を簡略
化し、小形、高性能、低コスト化に寄与するもの
であり、各種電気機器、電子機器のサージ吸収、
ノイズ除去へと応用を広げることができ、その実
用上の価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ従来におけるノイズ
フイルタ回路を示す回路図、第３図は本発明によ
る磁器組成物を用いた素子の断面図、第４図は第
３図の素子を用いたノイズフイルタ回路を示す回
路図、第５図は本発明と従来のノイズフイルタ回
路による入力ノイズと出力ノイズの状況を示す特
性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ SrTiO₃を80.000〜99.990モル％、半導体化促
   進用金属酸化物としてのDy₂O₃を0.005〜10.000モ
   ル％、Eu、Gd、Tb、Tm、Lu、Th、Ir、Os、
   Hf、Ruからなる群から選択された少なくとも１
   種類以上の元素を酸化物の形にして0.005〜
   10.000モル％含有することを特徴とする電圧依存
   性非直線抵抗体磁器組成物。