JPH0423401A - 正特性サーミスタの製造方法 - Google Patents

正特性サーミスタの製造方法

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JPH0423401A
JPH0423401A JP2129495A JP12949590A JPH0423401A JP H0423401 A JPH0423401 A JP H0423401A JP 2129495 A JP2129495 A JP 2129495A JP 12949590 A JP12949590 A JP 12949590A JP H0423401 A JPH0423401 A JP H0423401A
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JP
Japan
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mol
grain
oxidation treatment
grain growth
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP2129495A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshishige Yamamoto
利重 山本
Satoru Takao
高尾 哲
Hiroki Tanimae
谷前 太基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Priority to JP2129495A priority Critical patent/JPH0423401A/ja
Publication of JPH0423401A publication Critical patent/JPH0423401A/ja
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 倉鼠上二U里公1 本発明はPTCサーミスタの製造方法、より詳細にはB
aTiOs系のPTCサーミスタの製造方法に関する。
従冴四J支術 PTCサーミスタは、半導体特性を有する粒内とポテン
シャル障壁のある粒界とから成り立っている。粒内の抵
抗は温度に対しては不感であり、キュリー点以上の温度
において、ポテンシャル障壁が温度の上昇に伴い高くな
るので、それに従って粒界抵抗が指数関数的に増大し、
PTC効果が発現する。粒界抵抗pは次式で表わされる
p= poeXl) (6)      ・・・・・・
(1)φcc ]。
ε ただし、ρ。、k、定数 φ:ポテンシャル障壁高さ T:絶対温度 ε:誘電率 をそれぞれ表わしている。
いま、上2(1)式を簡単にして、 p=Aexp(φ)   と表わし、キュリ点ての障壁
高さ、φ=Xの場合とφ=1+xとの場合を考えると、 φ=Xの場合   ρ=A−eX φ=1+xの場合 p = 2.72A・eX  とな
る。
ここで、キュリー点以上て障壁高さφが、キュリー・ワ
イスの法則に従う誘電率εの減少によって、同じ割合で
変化し、それぞれの高さが2倍になったとすると、 φ=2xの場合     p=A、e2・φ=2(1+
X l の場合 ρ= 7.39A−e2Xとなり、抵
抗の変化率はそれぞれeX倍、2.72 xeゝ倍とな
る。これより、キュリー点での障壁高さφが大きいほど
抵抗変化幅は大きいことがわかるが、キュリー点以下の
温度域での抵抗も大きくなってしまう。
従って、抵抗変化幅が大きく、かつ低抵抗であるPTC
サーミスタを得るためには、粒界の数を減らし、すなわ
ち粒径を大きくして、粒界−つ一つの障壁高さを大きく
してやると良いと考えられる。
従来、低抵抗のPTCサーミスタの製造方法として希土
類等の半導体化剤を0.5 mo1%以上加え、900
〜1800’Cの酸化性雰囲気下で仮焼後、成形し、還
元性雰囲気下において1300〜1450℃で焼結させ
、さらに、1000〜1800℃で数分間酸化処理する
方法が提案されている(特開昭48−37693号公報
)。
この方法によると、酸化性雰囲気下で焼結させると絶縁
化するような、0.5 mo1%以上の半導体化剤を添
加し、還元性雰囲気下で焼結させることにより、半導体
化剤を固溶させて、ドナーを供給し、粒内の抵抗率を1
0−1〜1O−2Ω・cm程度に下げている。その後、
酸化性雰囲気下において高温で短時間酸化処理を行なう
ことによって、粒界を酸化して、アクセプタを供給し、
粒界にポテンシャル障壁を形成している。
明が解?しようとする課題 上記したPTCサーミスタの製造方法においでは、適切
な焼結助材が添加されていないために、焼結時に異常粒
成長を起こし、耐圧が悪くなるという課題があった。
また、アクセプタ供給源が添加されていないため、アク
セプタ生成効率が悪く、高温で酸化処理を行なわなけれ
ば十分なPTC効果を表わさないという課題があった。
さらに、これらの欠点のため、大電流、大電力回路では
使用できないという課題があった。
本発明は上記した課題に鑑みなされたものであって、低
抵抗でありながら、抵抗変化幅が大きく、しかも耐圧が
高く、大電力回路で使用できるようなPTCサーミスタ
の製造方法を提供することを目的としている。
課0を解?するための P 上記した目的を達成するために本発明に係るBaTiO
3系のPTCサーミスクの製造方法においては、BaT
103及び5rTx(hからなる主原料1(10mol
に対し、希土類元素、Nb及びTaからなる群から選ば
れた少なくとも1種の元素を0.1mol以上、Ti0
aを0.1〜2.0 mol 、 5if1.を0.1
〜5.0 mol、Mn、 Cr、 Mg等の元素のう
ち少なくとも1種の元素を0.01〜0.12mol添
加し、これらの混合物を還元性あるいは中性雰囲気下に
おいて焼結させ、この後酸素を含有する雰囲気下におい
て1150℃以上の温度範囲で酸化処理することを特徴
としている。
毘−囲 上記した製造方法によれば、BaTi0z系のPTCサ
ーミスクの製造方法において、BaTiO3及びSrT
iO3からなる主原料100 molに対し、焼結助材
としてTiO2を0.1〜2.0 mol 、 SiO
2を01〜50mol含むことにより、半導体内の異常
粒成長が抑えられ、均質な粒成長が促される。また、こ
れら焼結助材は、アクセプタ供給源を粒界に偏析させる
働きがあり、粒界のアクセプタ密度を向上させるので、
酸化処理を低温で行なうことができ、これによって、粒
界酸化の選択性が向上し、粒内な酸化絶縁体化させるこ
とがなく、従って、室温抵抗値を上昇させることがない
また、アクセプタ供給源としてMn、 Cr、 Mg等
の元素のうち少なくとも1種の元素を0.O1〜0.1
2mol添加することにより、アクセプタ密度が向上し
、アクセプタ生成効率が良好になり、前記と同様の作用
が得られる。
なお、Mn、 Cr、 Mg等の元素は、これらの元素
の化合物、例えば塩化物、炭酸化物、酸化物等によって
添加するのがよい。
さらに、PTCサーミスタの抵抗は殆どが粒界抵抗であ
るが、半導体化剤として希土類元素、Nb及びTaから
なる群から選ばれた少なくとも1種の元素を0.1 m
o1以上含むことにより、粒内の抵抗が調節されて室温
抵抗値の小さい半導体磁器が得られる。
そして、これらの混合物を還元性あるいは中性雰囲気下
において焼結させ、この後酸素を含有する雰囲気下にお
いて1150℃以上の温度範囲で酸化処理することによ
り、粒界にポテンシャル障壁が形成され、抵抗変化幅が
大きくなり、PTC効果を十分に有するサーミスタが得
られる。
1嵐且反グ比藍舅 以下、本発明に係るPTCサーミスクの製造方法の一実
施例について説明する。
原料として、BaTiO3及び5rTiOaからなる主
原料100 molに対し、希土類元素、Nb及びTa
のうち少なくとも1種の元素を0.1 mo1以上、T
iO□を01〜2.0 mol 、 SiO2を0.1
〜5.0 mol、Mn、 Gr、 Mg等の元素のう
ち少なくとも1種の元素を0.01〜0.12mol添
加し、これらを混合した後、大気中で仮焼する。
次いで前記仮焼粉末をポットミル等を用いて粉砕した後
、バイングーを加えて攪拌混合し、成形した後、この成
形体を還元性あるいは中性雰囲気下において焼結させ、
その後、酸素を含有する雰囲気下において1150℃以
上の温度範囲で酸化処理する。
さらに、この基板にAg電極を形成してPTCサーミス
クを作成する。
第1表に示した組成において、種々の焼結条件及び酸化
処理条件で作成されたPTCサーミスタの特性として室
温抵抗率、抵抗変化幅及び耐圧を測定した。焼結条件及
び酸化処理条件ならびに特性の測定結果を第2表に示し
た。
(以下余白) 第1表中*印は本発明の範囲外の組成のものを示し、そ
れ以外はすべて本発明の範囲内の組成のものである。ま
た、第2表中*印は本発明の範囲外の組成のもの、ある
いは焼結条件及び酸化処理条件が本発明の範囲外のもの
を示しており、それ以外はすべて本発明の範囲内の組成
であり、かつ焼結条件及び酸化処理条件も本発明の範囲
内のものである。
第2表から明らかなように、組成が本発明の範囲内であ
る組成番号1においては、還元性雰囲気下で焼結しても
、酸化処理条件が適切でなければ室温抵抗率ρ25が高
くなってしまう。一方、中性雰囲気下で焼成しても、酸
化処理が適切であれば還元性雰囲気下で焼結した場合と
同様に低い室温抵抗率ρ25及び大きな抵抗変化幅ψが
得られる。
また、組成が本発明の範囲内である組成番号2では、大
気中で焼結し、酸化処理を行なわなかったものは、室温
抵抗率ρ25が非常に高く、還元性雰囲気下で焼結し、
適切な酸化処理を施したものは室温抵抗率/)25が低
くなることが示されている。ただし、酸化処理温度が低
過ぎると室温抵抗率/)25は小さいが、抵抗変化幅ψ
も小さ(なってしまう。
組成が本発明の範囲内である組成番号3ては、還元性雰
囲気下において焼結したものを酸化処理することで室温
抵抗率ρ25を小さく、抵抗変化幅ψを大きくすること
ができる。しかし、大気中で焼結すると、組成が本発明
の範囲内であっても、室温抵抗率p26は非常に大きな
値となる。
また、比較例としてあげた組成番号4ては、還元性雰囲
気下で焼成し、適切な酸化処理を行なっても室温抵抗率
ρ25が大きい。これは第1表で示されているように、
TiO□及び5102といった焼結助材が加えられてい
ないためてあり、しかも抵抗変化幅ψが小さいのは、ア
クセプタ供給源となるMnが加えらていないことによる
比較例としてあげた組成番号5も、TlO2が多ずぎる
ために室温抵抗率ρ25が高く、抵抗変化幅ψが小さ(
なっている。
組成番号6及び8では、組成が本発明の範囲内てあり、
焼成雰囲気及び酸化処理条件も適切であるので、室温抵
抗率ρ25が小さく、抵抗変化幅ψが大きいものが得ら
れている。
比較例としてあげた組成番号7で示したように、SiO
□が多すぎても室温抵抗率p25は高くなり、抵抗変化
幅ψが小さくなる。
また組成番号9のようにMnが多すぎると還元雰囲気下
で焼結してもわれが生じ、また、半導体化しない。
更に耐圧については、PTCサーミスクを、その室温抵
抗値が0.5Ωとなるように作成して、比較した。比較
例としてあげたものの中にだけ耐圧の低いものがみられ
たが、本発明の範囲内のものについてはすべて耐圧の高
いものが得られた。
このように、焼結助材及びアクセプタ供給源を適量添加
し、還元性あるいは中性雰囲気中で焼結し、十分均一に
粒成長させた後、酸化雰囲気下で、粒界だけを選択的に
酸化処理することにより高耐圧で、抵抗変化幅ψが大き
く、低抵抗なPTCサーミスタを作成することができる
光贋しΣ弘果 以上の説明により明らかなように、本発明にあっては、
BaTiO3系のPTCサーミスタの製造方法において
、BaTi0a及び5rTiOaからなる主原料100
 molに対し、焼結助材としてTiO□を0.1〜2
.0 mol 、 5iO7を0.1〜5.0 mol
添加するので、基板内の異常粒成長を抑え、均質な粒成
長を促すとともに、電極間の粒界数のバラツキを少なく
して、耐圧を向上させることができる。また、これら焼
結助材は、アクセプタ供給源を粒界に偏析させる働きが
あり、粒界のアクセプタ密度を向上させるので、酸化処
理を低温で行なうことができ、これによって、粒界酸化
の選択性が向上し、粒内が酸化絶縁体化されることがな
く、さらに、室温抵抗値を上昇させることもない。
また、アクセプタ供給源としてMn、 Cr、 Mg等
の元素のうち少なくとも1種の元素を0.01〜0.1
2mol添加するので、アクセプタ密度を向上させるこ
とにより、前記と同様の効果を強めることができる。
さらに、PTCサーミスタの抵抗は殆どが粒界抵抗であ
るが、半導体化剤として希土類元素、Nb及びTaから
なる群から選ばれた少なくとも1種の元素を0.1 m
o1以上含むことにより、粒内の抵抗を調節して室温抵
抗値の小さい基板を得ることができる。。
そして、これらの混合物を還元性あるいは中性雰囲気下
において焼結させ、この後酸素を含有する雰囲気下にお
いて1150℃以上の温度範囲で粒界だけを選択的に酸
化処理することにより、粒界にポテンシャル障壁を形成
して、抵抗変化幅を大きくすることができ、PTC効果
を十分に有した低抵抗のサーミスタを得ることができる
。従って、大電力回路でも十分使用できるようなPTC
サーミスタを作成することができる。
特許出願人:住友金属工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)BaTiO_3系の正特性(以下PTCと記す)
    サーミスタの製造方法において、BaTiO_3及びS
    rTiO_3からなる主原料100molに対し、希土
    類元素、Nb及びTaからなる群から選ばれた少なくと
    も1種の元素を0.1mol以上、TiO_2を0.1
    〜2.0mol、SiO_2を0.1〜5.0mol、
    Mn、Cr、Mg等の元素のうち少なくとも1種の元素
    を0.01〜0.12mol添加し、これらの混合物を
    還元性あるいは中性雰囲気下において焼結させ、この後
    酸素を含有する雰囲気下において1150℃以上の温度
    範囲で酸化処理することを特徴とする正特性サーミスタ
    の製造方法。
JP2129495A 1990-05-18 1990-05-18 正特性サーミスタの製造方法 Pending JPH0423401A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3348291A (en) * 1965-07-26 1967-10-24 Ingersoll Rand Co Fluid operated stud driver tool
US3398446A (en) * 1963-09-17 1968-08-27 Sandvikens Jernberks Aktiebola Device for applying traction-augmenting studs in tires for vehicles and the like
US6984355B2 (en) * 1999-11-02 2006-01-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconducting ceramic material, process for producing the ceramic material, and thermistor
KR100778105B1 (ko) * 2006-03-30 2007-11-22 한국과학기술원 입계 편석을 이용한 SrTi03계 베리스터의 제조방법
US20090253028A1 (en) * 2007-02-20 2009-10-08 Masaru Takagi Temperature adjustment mechanism and vehicle
RU2713061C1 (ru) * 2016-12-08 2020-02-03 Эндресс+Хаузер Ветцер Гмбх+Ко. Кг Способ и устройство для in situ калибровки термометра

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3398446A (en) * 1963-09-17 1968-08-27 Sandvikens Jernberks Aktiebola Device for applying traction-augmenting studs in tires for vehicles and the like
US3348291A (en) * 1965-07-26 1967-10-24 Ingersoll Rand Co Fluid operated stud driver tool
US6984355B2 (en) * 1999-11-02 2006-01-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconducting ceramic material, process for producing the ceramic material, and thermistor
KR100778105B1 (ko) * 2006-03-30 2007-11-22 한국과학기술원 입계 편석을 이용한 SrTi03계 베리스터의 제조방법
US20090253028A1 (en) * 2007-02-20 2009-10-08 Masaru Takagi Temperature adjustment mechanism and vehicle
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