JPH0425684B2 - - Google Patents
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- JPH0425684B2 JPH0425684B2 JP58020610A JP2061083A JPH0425684B2 JP H0425684 B2 JPH0425684 B2 JP H0425684B2 JP 58020610 A JP58020610 A JP 58020610A JP 2061083 A JP2061083 A JP 2061083A JP H0425684 B2 JPH0425684 B2 JP H0425684B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
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
気依存性非直接抵抗体（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バリスタはαの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 本発明は上記のような目的を達成するために、
SrTiO3と、半導体化促進用金属酸化物として
Ta2O5、Mg、Zr、Sn、Sb、Bi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量含
有する構成とした電圧依存性非直線抵抗体磁器組
成物を提供するものである。 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Ta2O5とZrO2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
mmφ×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
〜0.8Ωcm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5.0mmφ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。
電圧吸収用及びノイズ除去用などに利用される電
気依存性非直接抵抗体（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バリスタはαの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 本発明は上記のような目的を達成するために、
SrTiO3と、半導体化促進用金属酸化物として
Ta2O5、Mg、Zr、Sn、Sb、Bi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量含
有する構成とした電圧依存性非直線抵抗体磁器組
成物を提供するものである。 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Ta2O5とZrO2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
mmφ×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
〜0.8Ωcm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5.0mmφ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の特性評価は上
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V1nA／mmと呼ぶ）の値と、α＝
１／log（V10nA／V1nA）〔ただし、V10nAは10ｍＡ
のバリスタ電流を流した時のバリスタ電圧、
V1nA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Ta2O5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、Ta2O5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。 ZrO2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、ZrO2の添加
量が0.005モル％以上になつた時である。また、
ZrO2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（V1nA／
mm）はTa2O5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。さらに、
Ta2O5とZrO2添加量の合計が大きくなる程焼結
体の比抵抗が大きくなるため、V1nA／mmは一般
的に大きな値となる。 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、Ta2O50.005〜10.000モル
％、ZrO20.005〜10.000モル％である。 なお、実施例ではZrO2についてのみ単独で用
いる場合について説明したが、これに代えて
Mg、Sn、Sb、Bi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Zr、Mg、Sn、Sb、
Bi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。
ここで、素子のバリスタとしての特性評価は上
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V1nA／mmと呼ぶ）の値と、α＝
１／log（V10nA／V1nA）〔ただし、V10nAは10ｍＡ
のバリスタ電流を流した時のバリスタ電圧、
V1nA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Ta2O5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、Ta2O5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。 ZrO2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、ZrO2の添加
量が0.005モル％以上になつた時である。また、
ZrO2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（V1nA／
mm）はTa2O5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。さらに、
Ta2O5とZrO2添加量の合計が大きくなる程焼結
体の比抵抗が大きくなるため、V1nA／mmは一般
的に大きな値となる。 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、Ta2O50.005〜10.000モル
％、ZrO20.005〜10.000モル％である。 なお、実施例ではZrO2についてのみ単独で用
いる場合について説明したが、これに代えて
Mg、Sn、Sb、Bi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Zr、Mg、Sn、Sb、
Bi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。
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。
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)
- 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Ta2O50.005〜10.000モル
％、Mg、Zr、Sn、Sb、Bi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。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020610A JPS59147405A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 |
| PCT/JP1984/000035 WO1984003171A1 (en) | 1983-02-10 | 1984-02-09 | Composition of porcelain for voltage-dependent, non-linear resistor |
| DE8484900746T DE3484332D1 (de) | 1983-02-10 | 1984-02-09 | Porzellanzusammensetzung fuer spannungsabhaengigen nichtlinearen resistor. |
| EP84900746A EP0137044B1 (en) | 1983-02-10 | 1984-02-09 | Composition of porcelain for voltage-dependent, non-linear resistor |
| US07/268,618 US4897219A (en) | 1983-02-10 | 1988-11-07 | Voltage-dependent non-linear resistance ceramic composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020610A JPS59147405A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59147405A JPS59147405A (ja) | 1984-08-23 |
| JPH0425684B2 true JPH0425684B2 (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=12032028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020610A Granted JPS59147405A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59147405A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2671939B2 (ja) * | 1992-10-29 | 1997-11-05 | 科学技術庁無機材質研究所長 | 非線形抵抗体の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816504A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-01-31 | 太陽誘電株式会社 | 電圧非直線磁器組成物 |
-
1983
- 1983-02-10 JP JP58020610A patent/JPS59147405A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816504A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-01-31 | 太陽誘電株式会社 | 電圧非直線磁器組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59147405A (ja) | 1984-08-23 |
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