JPH0429204B2 - - Google Patents
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- JPH0429204B2 JPH0429204B2 JP62206579A JP20657987A JPH0429204B2 JP H0429204 B2 JPH0429204 B2 JP H0429204B2 JP 62206579 A JP62206579 A JP 62206579A JP 20657987 A JP20657987 A JP 20657987A JP H0429204 B2 JPH0429204 B2 JP H0429204B2
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- zinc
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/102—Varistor boundary, e.g. surface layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は酸化亜鉛（ZnO）を主成分とする電圧
非直線抵抗体に関し、安定した電気特性特に雷サ
ージ耐量特性を有する電圧非直線抵抗体に関する
ものである。 （従来の技術） 従来から酸化亜鉛を主成分としBi2O3、Sb2O3、
siO2、Co2O3、MnO2等の少量の添加物を含有し
た抵抗体は、優れた電圧非直線性を示すことが広
く知られており、その性質を利用して避雷器等に
使用されている。 この避雷器として使用した場合、落雷により過
大電流が流れても、その電流を通常は絶縁体であ
り所定電圧よりも過大な電圧が印加されると導体
となる電圧非直線抵抗体により接地するため、落
雷による事故を防止することができる。 （発明が解決しようとする問題点） 上述した電圧非直線抵抗体では、雷等のサージ
電流が素子に印加された場合に主として素子側面
に沿つた放電いわゆる沿面放電が生じ素子が破壊
するため、円周側面に高抵抗層を設ける必要があ
るが、この高抵抗層の状態によつては沿面放電を
防止する効果がない欠点があつた。すなわち、
Zn2SiO4を主成分とするケイ酸亜鉛相と
Zn7Sb2O12を主成分とするスピネル相とを含む高
抵抗層において、各相の粒子状態特にケイ酸亜鉛
相の粒子状態によつては沿面放電を防止できない
欠点があつた。 本発明の目的は上述した不具合を解決して、沿
面放電を防止して安定した電気特性特に雷サージ
耐量特性を有する電圧非直線抵抗体を提供しよう
とするものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛を主成
分とし電圧非直線性を有する焼結体の側面に、
Zn2SiO4を主成分とするケイ酸亜鉛相と
Zn7Sb2O12を主成分とするスピネル相とを含む高
抵抗層を有する電圧非直線抵抗体において、前記
ケイ酸亜鉛相を形成するケイ酸亜鉛粒子が連続し
てケイ酸亜鉛連続層を成すとともに、このケイ酸
亜鉛連続層上に前記スピネル層を形成しているこ
とを特徴とするものである。 （作用） 上述した構成において、高抵抗層を構成するケ
イ酸亜鉛相におけるケイ酸亜鉛粒子が連続してい
るとともに、このケイ酸亜鉛連続層上にスピネル
相を形成すると、側面高抵抗層中の絶縁性が良好
で高抵抗を発現する主要因であるケイ酸亜鉛相の
絶縁性がより良好となり、沿面放電を好適に防止
することができる。その結果、本発明で目的とす
る電気特性特に雷サージ耐量特性の良好な電圧非
直線抵抗体を得ることができる。 （実施例） 酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体を得
るには、まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料
と所定の粒度に調整したBi2O3、Co2O3、MnO2、
Sb2O3、Cr2O3、SiO2、NiO等よりなる添加物の
所定量を混合する。この際、これらの原料粉末に
対して所定量のポリビニルアルコール水溶液等を
加え、好ましくはデイスパーミルにより混合した
後、好ましくはスプレードライヤにより造粒して
造粒物を得る。造粒後、成形圧力800〜1000Kg／
cm2の下で所定の形状に成形する。その成形体を昇
降温速度50〜70℃／hrで800〜1000℃保持時間１
〜５時間という条件で仮焼成して結合剤を飛散除
去する。 次に、仮焼成した仮焼体の側面に絶縁被覆層を
形成する。本発明では、Bi2O3、Sb2O3、SiO2等
の所定量に有機結合剤としてエチルセルロース、
ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えた酸
化物ペーストを、60〜300μｍの厚さに仮焼体の
側面に塗布する。次に、これを昇降温速度40〜60
℃／hr、1000〜1300℃好ましくは1100〜1250℃、
３〜７時間という条件で本焼成する。なお、カラ
ス粉末に有機結合剤としてエチルセルロース、ブ
チルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラ
スペーストを前記の絶縁被覆層上に100〜300μｍ
の厚さに塗布し、空気中で昇降温速度100〜200
℃／hr、400〜600℃保持時間0.5〜２時間という
条件で熱処理することによりガラス層を形成する
と好ましい。 その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端面を
SiC、Al2O3、ダイヤモンド等の＃400〜2000相当
の研磨剤により水好ましくは油を使用して研磨す
る。次に、研磨面を洗浄後、研磨した両端面全面
に例えばアルミニウムメタリコン等によつてアル
ミニウム電極を例えば溶射により設けて電圧非直
線抵抗体を得ている。 このうち主に酸化物ペースト組成、酸化物ペー
スト塗布方法及び焼成条件とを組合せることによ
り、本発明のケイ酸亜連続相を有する側面高抵抗
層をもつ電圧非直線抵抗体が得られる。 以下、実際に本発明範囲内および範囲外の電圧
非直線抵抗体について各種特性を測定した結果に
ついて説明する。 実施例 １ 上述した方法で作成した直径47mm、厚さ20mmの
電圧非直線抵抗体において、ケイ酸亜鉛相の連
続・不連続の影響を調べるため、ケイ酸亜鉛相が
連続である本発明範囲内の試料No.１〜５と比較例
No.１、２を準備し、それぞれの雷サージ耐量を測
定した。なお、本実施例では、ケイ酸亜鉛相の連
続性のみならず、ケイ酸亜鉛相と素子の間に存在
するケイ酸亜鉛とスピネルとの混合層の有無およ
びケイ酸亜鉛相の上に存在するスピネル相の連続
性を観察した。また、雷サージ耐量は、100KA、
120KA、140KAの電流を４／10μsの電流波形で
２回繰返し印加した後の破壊した素子の割合とし
て求めた。 結果を第１表に示す。
非直線抵抗体に関し、安定した電気特性特に雷サ
ージ耐量特性を有する電圧非直線抵抗体に関する
ものである。 （従来の技術） 従来から酸化亜鉛を主成分としBi2O3、Sb2O3、
siO2、Co2O3、MnO2等の少量の添加物を含有し
た抵抗体は、優れた電圧非直線性を示すことが広
く知られており、その性質を利用して避雷器等に
使用されている。 この避雷器として使用した場合、落雷により過
大電流が流れても、その電流を通常は絶縁体であ
り所定電圧よりも過大な電圧が印加されると導体
となる電圧非直線抵抗体により接地するため、落
雷による事故を防止することができる。 （発明が解決しようとする問題点） 上述した電圧非直線抵抗体では、雷等のサージ
電流が素子に印加された場合に主として素子側面
に沿つた放電いわゆる沿面放電が生じ素子が破壊
するため、円周側面に高抵抗層を設ける必要があ
るが、この高抵抗層の状態によつては沿面放電を
防止する効果がない欠点があつた。すなわち、
Zn2SiO4を主成分とするケイ酸亜鉛相と
Zn7Sb2O12を主成分とするスピネル相とを含む高
抵抗層において、各相の粒子状態特にケイ酸亜鉛
相の粒子状態によつては沿面放電を防止できない
欠点があつた。 本発明の目的は上述した不具合を解決して、沿
面放電を防止して安定した電気特性特に雷サージ
耐量特性を有する電圧非直線抵抗体を提供しよう
とするものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明の電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛を主成
分とし電圧非直線性を有する焼結体の側面に、
Zn2SiO4を主成分とするケイ酸亜鉛相と
Zn7Sb2O12を主成分とするスピネル相とを含む高
抵抗層を有する電圧非直線抵抗体において、前記
ケイ酸亜鉛相を形成するケイ酸亜鉛粒子が連続し
てケイ酸亜鉛連続層を成すとともに、このケイ酸
亜鉛連続層上に前記スピネル層を形成しているこ
とを特徴とするものである。 （作用） 上述した構成において、高抵抗層を構成するケ
イ酸亜鉛相におけるケイ酸亜鉛粒子が連続してい
るとともに、このケイ酸亜鉛連続層上にスピネル
相を形成すると、側面高抵抗層中の絶縁性が良好
で高抵抗を発現する主要因であるケイ酸亜鉛相の
絶縁性がより良好となり、沿面放電を好適に防止
することができる。その結果、本発明で目的とす
る電気特性特に雷サージ耐量特性の良好な電圧非
直線抵抗体を得ることができる。 （実施例） 酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体を得
るには、まず所定の粒度に調整した酸化亜鉛原料
と所定の粒度に調整したBi2O3、Co2O3、MnO2、
Sb2O3、Cr2O3、SiO2、NiO等よりなる添加物の
所定量を混合する。この際、これらの原料粉末に
対して所定量のポリビニルアルコール水溶液等を
加え、好ましくはデイスパーミルにより混合した
後、好ましくはスプレードライヤにより造粒して
造粒物を得る。造粒後、成形圧力800〜1000Kg／
cm2の下で所定の形状に成形する。その成形体を昇
降温速度50〜70℃／hrで800〜1000℃保持時間１
〜５時間という条件で仮焼成して結合剤を飛散除
去する。 次に、仮焼成した仮焼体の側面に絶縁被覆層を
形成する。本発明では、Bi2O3、Sb2O3、SiO2等
の所定量に有機結合剤としてエチルセルロース、
ブチルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えた酸
化物ペーストを、60〜300μｍの厚さに仮焼体の
側面に塗布する。次に、これを昇降温速度40〜60
℃／hr、1000〜1300℃好ましくは1100〜1250℃、
３〜７時間という条件で本焼成する。なお、カラ
ス粉末に有機結合剤としてエチルセルロース、ブ
チルカルビトール、酢酸ｎブチル等を加えたガラ
スペーストを前記の絶縁被覆層上に100〜300μｍ
の厚さに塗布し、空気中で昇降温速度100〜200
℃／hr、400〜600℃保持時間0.5〜２時間という
条件で熱処理することによりガラス層を形成する
と好ましい。 その後、得られた電圧非直線抵抗体の両端面を
SiC、Al2O3、ダイヤモンド等の＃400〜2000相当
の研磨剤により水好ましくは油を使用して研磨す
る。次に、研磨面を洗浄後、研磨した両端面全面
に例えばアルミニウムメタリコン等によつてアル
ミニウム電極を例えば溶射により設けて電圧非直
線抵抗体を得ている。 このうち主に酸化物ペースト組成、酸化物ペー
スト塗布方法及び焼成条件とを組合せることによ
り、本発明のケイ酸亜連続相を有する側面高抵抗
層をもつ電圧非直線抵抗体が得られる。 以下、実際に本発明範囲内および範囲外の電圧
非直線抵抗体について各種特性を測定した結果に
ついて説明する。 実施例 １ 上述した方法で作成した直径47mm、厚さ20mmの
電圧非直線抵抗体において、ケイ酸亜鉛相の連
続・不連続の影響を調べるため、ケイ酸亜鉛相が
連続である本発明範囲内の試料No.１〜５と比較例
No.１、２を準備し、それぞれの雷サージ耐量を測
定した。なお、本実施例では、ケイ酸亜鉛相の連
続性のみならず、ケイ酸亜鉛相と素子の間に存在
するケイ酸亜鉛とスピネルとの混合層の有無およ
びケイ酸亜鉛相の上に存在するスピネル相の連続
性を観察した。また、雷サージ耐量は、100KA、
120KA、140KAの電流を４／10μsの電流波形で
２回繰返し印加した後の破壊した素子の割合とし
て求めた。 結果を第１表に示す。
【表】
【表】
第１表の結果から、本発明範囲内の連続したケ
イ酸亜鉛相を有する本発明試料No.１〜５は比較例
１、２に比べて安定した雷サージ特性を有するこ
とがわかる。 第１図ａ，ｂはそれぞれ本発明および比較例の
電圧非直線抵抗体における粒子構造を示す断面図
である。第１図ａに示す本発明例では、ほぼ中央
に厚さ約60〜70μｍの黒灰色のケイ酸亜鉛連続相
が存在するとともに、このケイ酸亜鉛連続相と素
子との間に黒灰色のケイ酸亜鉛と白灰色のスピネ
ルとの混合層が存在し、さらにケイ酸亜鉛連続相
の上部に白灰色のスピネル相が存在することがわ
かる。これに対し、第１図ｂに示す比較例では、
中央部のケイ酸亜鉛相が不連続でその間に白い酸
化ビスマス相および白灰色のスピネル相が存在す
ることがわかる。 また、本発明において、ケイ酸亜鉛連続相の厚
さは20〜100μｍが、また平均粒径は５〜40μｍが
接着性および絶縁性の点で好適である。さらに、
ケイ酸亜鉛連続相と素子との間に存在するケイ酸
亜鉛とスピネルとの混合層の厚さは５〜70μｍで
ケイ酸亜鉛及びスピネルの平均粒径は各々１〜
10μｍ、ケイ酸亜鉛連続相の上に存在するスピネ
ル相は不連続でその平均粒径は10〜30μｍである
と好ましい。 （発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の電圧非直線抵抗体によれば、側面高
抵抗層のうちケイ酸亜鉛相を連続して構成すると
ともに、このケイ酸亜鉛連続層上にスピネル相を
形成することにより、沿面放電を防止でき、その
結果安定した電気特性特に雷サージ特性を得るこ
とができる。 なお、課電寿命特性及び開閉サージ等のサージ
特性も良好な特性が得られることができる。
イ酸亜鉛相を有する本発明試料No.１〜５は比較例
１、２に比べて安定した雷サージ特性を有するこ
とがわかる。 第１図ａ，ｂはそれぞれ本発明および比較例の
電圧非直線抵抗体における粒子構造を示す断面図
である。第１図ａに示す本発明例では、ほぼ中央
に厚さ約60〜70μｍの黒灰色のケイ酸亜鉛連続相
が存在するとともに、このケイ酸亜鉛連続相と素
子との間に黒灰色のケイ酸亜鉛と白灰色のスピネ
ルとの混合層が存在し、さらにケイ酸亜鉛連続相
の上部に白灰色のスピネル相が存在することがわ
かる。これに対し、第１図ｂに示す比較例では、
中央部のケイ酸亜鉛相が不連続でその間に白い酸
化ビスマス相および白灰色のスピネル相が存在す
ることがわかる。 また、本発明において、ケイ酸亜鉛連続相の厚
さは20〜100μｍが、また平均粒径は５〜40μｍが
接着性および絶縁性の点で好適である。さらに、
ケイ酸亜鉛連続相と素子との間に存在するケイ酸
亜鉛とスピネルとの混合層の厚さは５〜70μｍで
ケイ酸亜鉛及びスピネルの平均粒径は各々１〜
10μｍ、ケイ酸亜鉛連続相の上に存在するスピネ
ル相は不連続でその平均粒径は10〜30μｍである
と好ましい。 （発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の電圧非直線抵抗体によれば、側面高
抵抗層のうちケイ酸亜鉛相を連続して構成すると
ともに、このケイ酸亜鉛連続層上にスピネル相を
形成することにより、沿面放電を防止でき、その
結果安定した電気特性特に雷サージ特性を得るこ
とができる。 なお、課電寿命特性及び開閉サージ等のサージ
特性も良好な特性が得られることができる。
第１図ａ，ｂはそれぞれ本発明および比較例の
電圧非直線抵抗体における粒子構造を示すSEM、
反射電子像写真を模式的に示す図である。
電圧非直線抵抗体における粒子構造を示すSEM、
反射電子像写真を模式的に示す図である。
Claims (1)
- １ 酸化亜鉛を主成分とし電圧非直線性を有する
焼結体の側面に、Zn2SiO4を主成分とするケイ酸
亜鉛相とZn7Sb2O12を主成分とするスピネル相と
を含む高抵抗層を有する電圧非直線抵抗体におい
て、前記ケイ酸亜鉛相を形成するケイ酸亜鉛粒子
が連続してケイ酸亜鉛連続層を成すとともに、こ
のケイ酸亜鉛連続層上に前記スピネル相を形成し
ていることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62206579A JPS6450503A (en) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | Voltage-dependent nonlinear resistor |
| US07/219,382 US4855708A (en) | 1987-08-21 | 1988-07-15 | Voltage non-linear resistor |
| DE8888307277T DE3868180D1 (de) | 1987-08-21 | 1988-08-05 | Nichtlinearer spannungsabhaengiger widerstand. |
| EP88307277A EP0304203B1 (en) | 1987-08-21 | 1988-08-05 | Voltage non-linear resistor |
| CA000574272A CA1276731C (en) | 1987-08-21 | 1988-08-10 | Voltage non-linear resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62206579A JPS6450503A (en) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | Voltage-dependent nonlinear resistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6450503A JPS6450503A (en) | 1989-02-27 |
| JPH0429204B2 true JPH0429204B2 (ja) | 1992-05-18 |
Family
ID=16525740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62206579A Granted JPS6450503A (en) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | Voltage-dependent nonlinear resistor |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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