JPH0529106A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
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- JPH0529106A JPH0529106A JP3201122A JP20112291A JPH0529106A JP H0529106 A JPH0529106 A JP H0529106A JP 3201122 A JP3201122 A JP 3201122A JP 20112291 A JP20112291 A JP 20112291A JP H0529106 A JPH0529106 A JP H0529106A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電圧非直線係数αが大きく、漏れ電流（Ｉ
Ｒ）が小さく、大電流パルス印加に対するＶ1mAの変化
が小さい酸化亜鉛系の電圧非直線抵抗体を提供する。 【構成】 酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成分と
して酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化コバルト（Ｃｏ
Ｏ），酸化マンガン（ＭｎＯ），酸化アンチモン（Ｓｂ
2Ｏ3）およびホウケイ酸鉛亜鉛ガラスフリットを配合
し、さらに酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を０．０５〜
５．０モル％添加配合して焼結体とする。
Ｒ）が小さく、大電流パルス印加に対するＶ1mAの変化
が小さい酸化亜鉛系の電圧非直線抵抗体を提供する。 【構成】 酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成分と
して酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化コバルト（Ｃｏ
Ｏ），酸化マンガン（ＭｎＯ），酸化アンチモン（Ｓｂ
2Ｏ3）およびホウケイ酸鉛亜鉛ガラスフリットを配合
し、さらに酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を０．０５〜
５．０モル％添加配合して焼結体とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サージ吸収素子、電圧
安定化素子、避雷器等に用いられ、印加電圧によって抵
抗値が変化する電圧非直線抵抗体に関するものである。
安定化素子、避雷器等に用いられ、印加電圧によって抵
抗値が変化する電圧非直線抵抗体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電圧非直線抵抗体（以下、バリスタと称
す。）は、サージ吸収素子、電圧安定化素子、避雷器等
に広く用いられている。従来これらの用途には、ＳｉＣ
バリスタなどが用いられてきた。しかしながらこれらの
バリスタは、電圧非直線係数が小さいなどの欠点を有し
ていた。これらの欠点を改善するものとして、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）を主成分とする酸化亜鉛バリスタが開発され
た。酸化亜鉛バリスタは、電圧非直線係数αが大きく、
耐サージ性能が優れており、広く用いられている（特公
昭５６−６１２７号公報）。酸化亜鉛バリスタは、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、添加物として酸化ビスマ
ス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），酸化マンガ
ン（ＭｎＯ），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）などを混合
し、１０００〜１３５０℃で焼成したバリスタなどがあ
る。
す。）は、サージ吸収素子、電圧安定化素子、避雷器等
に広く用いられている。従来これらの用途には、ＳｉＣ
バリスタなどが用いられてきた。しかしながらこれらの
バリスタは、電圧非直線係数が小さいなどの欠点を有し
ていた。これらの欠点を改善するものとして、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）を主成分とする酸化亜鉛バリスタが開発され
た。酸化亜鉛バリスタは、電圧非直線係数αが大きく、
耐サージ性能が優れており、広く用いられている（特公
昭５６−６１２７号公報）。酸化亜鉛バリスタは、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、添加物として酸化ビスマ
ス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），酸化マンガ
ン（ＭｎＯ），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）などを混合
し、１０００〜１３５０℃で焼成したバリスタなどがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】酸化亜鉛バリスタにお
いて、電気特性を示すうえで、電圧非直線係数（α）お
よびバリスタ電圧（Ｖ1mA）は、実用上重要な要素であ
る。αは、バリスタを挿入した電気回路の電圧がいかに
制御されるかを示すものであり、αが大きい程立ち上が
りが優れている。Ｖ1mAは、実際に使用される回路電圧
によって定められる値であり、それぞれ製品によってあ
らかじめ指定された値に調整されるものである。また、
α，Ｖ1mAのみならず、もれ電流（ＩＲ）の値も重要な
要素である。バリスタを過電圧保護用として使用する場
合、もれ電流（ＩＲ）はより小さいことが望まれる。と
ころで、通信機器の電気回路において、バリスタは一般
に、一定電圧負荷のかかった状態で使用され、スイッチ
の開閉等に起因する大電流パルスを吸収する、いわゆる
サージ吸収素子として使用される。しかしながら、従来
のＺｎＯを主成分とするバリスタは、一定電圧負荷が長
時間印加されると、立ち上がり電圧（Ｖ1mA）が減少
し、これに伴って、もれ電流が増大するという欠点を有
していた。大電流パルスが印加された場合にも全く同様
の欠点を有しており、ＺｎＯを主成分とするバリスタの
優れた電圧非直線性は維持し得なくなっていた。
いて、電気特性を示すうえで、電圧非直線係数（α）お
よびバリスタ電圧（Ｖ1mA）は、実用上重要な要素であ
る。αは、バリスタを挿入した電気回路の電圧がいかに
制御されるかを示すものであり、αが大きい程立ち上が
りが優れている。Ｖ1mAは、実際に使用される回路電圧
によって定められる値であり、それぞれ製品によってあ
らかじめ指定された値に調整されるものである。また、
α，Ｖ1mAのみならず、もれ電流（ＩＲ）の値も重要な
要素である。バリスタを過電圧保護用として使用する場
合、もれ電流（ＩＲ）はより小さいことが望まれる。と
ころで、通信機器の電気回路において、バリスタは一般
に、一定電圧負荷のかかった状態で使用され、スイッチ
の開閉等に起因する大電流パルスを吸収する、いわゆる
サージ吸収素子として使用される。しかしながら、従来
のＺｎＯを主成分とするバリスタは、一定電圧負荷が長
時間印加されると、立ち上がり電圧（Ｖ1mA）が減少
し、これに伴って、もれ電流が増大するという欠点を有
していた。大電流パルスが印加された場合にも全く同様
の欠点を有しており、ＺｎＯを主成分とするバリスタの
優れた電圧非直線性は維持し得なくなっていた。
【０００４】また、ＺｎＯバリスタにおいて、電圧非直
線係数αを高くするため、副成分の一つとして酸化ビス
マス（Ｂｉ2Ｏ3）を添加せしめることが不可欠であっ
た。このバリスタの大部分は、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）を主成分とする高抵抗粒界層によって、半導体化
したＺｎＯ結晶粒の周囲を取りかこんだものが、縦横無
数に並んだ構造である。確かにＢｉ2Ｏ3を添加したもの
では、電圧非直線性は良好でαが大きく、立ち上がり電
圧Ｖ1mAも、実用上適切な値のものが得られ、Ｂｉ2Ｏ3
を添加しないものと比較すると、格段に優れた特性を示
し、実用的価値が大きい。しかしながら、このＢｉ2Ｏ3
は比較的低温で結晶変態が起こったり融点も低く、高温
では蒸発もしやすい。このようなＢｉ2Ｏ3の温度に対す
る不安定性は、大電流パルス印加時の特性劣化、すなわ
ち大サージ電流が印加されることによりＶ1mAが低下
し、もれ電流（ＩＲ）が増大するという、バリスタの素
子としての信頼性を上げるうえでの問題を有していた。
本発明の目的は、このような従来の欠点が解消された電
圧非直線抵抗体を提供することにある。
線係数αを高くするため、副成分の一つとして酸化ビス
マス（Ｂｉ2Ｏ3）を添加せしめることが不可欠であっ
た。このバリスタの大部分は、酸化ビスマス（Ｂｉ
2Ｏ3）を主成分とする高抵抗粒界層によって、半導体化
したＺｎＯ結晶粒の周囲を取りかこんだものが、縦横無
数に並んだ構造である。確かにＢｉ2Ｏ3を添加したもの
では、電圧非直線性は良好でαが大きく、立ち上がり電
圧Ｖ1mAも、実用上適切な値のものが得られ、Ｂｉ2Ｏ3
を添加しないものと比較すると、格段に優れた特性を示
し、実用的価値が大きい。しかしながら、このＢｉ2Ｏ3
は比較的低温で結晶変態が起こったり融点も低く、高温
では蒸発もしやすい。このようなＢｉ2Ｏ3の温度に対す
る不安定性は、大電流パルス印加時の特性劣化、すなわ
ち大サージ電流が印加されることによりＶ1mAが低下
し、もれ電流（ＩＲ）が増大するという、バリスタの素
子としての信頼性を上げるうえでの問題を有していた。
本発明の目的は、このような従来の欠点が解消された電
圧非直線抵抗体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）を主成分とし、副成分として、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），酸化マンガン（Ｍ
ｎＯ），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）およびホウケイ酸
鉛亜鉛ガラスをそれぞれ０．１〜１０モル％、０．０５
〜１０モル％、０．０５〜６．０モル％、０．０５〜
６．０モル％および０．０５〜１０．０重量％を配合し
た原料に対し、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を０．０
５〜５．０モル％添加配合して得られる焼結体からなる
ことを特徴とする電圧非直線抵抗体である。
ｎＯ）を主成分とし、副成分として、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），酸化マンガン（Ｍ
ｎＯ），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）およびホウケイ酸
鉛亜鉛ガラスをそれぞれ０．１〜１０モル％、０．０５
〜１０モル％、０．０５〜６．０モル％、０．０５〜
６．０モル％および０．０５〜１０．０重量％を配合し
た原料に対し、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）を０．０
５〜５．０モル％添加配合して得られる焼結体からなる
ことを特徴とする電圧非直線抵抗体である。
【０００６】
【作用】本発明によれば、電圧非直線係数αが大きく、
もれ電流も小さく、かつ電圧負荷、大電流パルス印加に
対してＶ1mAの変化が小さく、非常に安定した特性の電
圧非直線抵抗体が得られる。また、電圧負荷、大電流パ
ルスによる信頼性が高まり、過電圧保護素子、スイッチ
の開閉時に発生する大電流パルスを吸収するサージ吸収
素子等に優れたＺｎＯバリスタとして、通信機器など幅
広い用途が期待できるものである。このように優れた特
性が得られるのは、粒界層として、ビスマス，ジルコニ
ウム，ホウケイ酸鉛亜鉛ガラスおよび他の副成分がＺｎ
Ｏ結晶粒のまわりに介在していることが特徴であり、こ
の構造がバリスタとしての特性を優れたものにしてい
る。
もれ電流も小さく、かつ電圧負荷、大電流パルス印加に
対してＶ1mAの変化が小さく、非常に安定した特性の電
圧非直線抵抗体が得られる。また、電圧負荷、大電流パ
ルスによる信頼性が高まり、過電圧保護素子、スイッチ
の開閉時に発生する大電流パルスを吸収するサージ吸収
素子等に優れたＺｎＯバリスタとして、通信機器など幅
広い用途が期待できるものである。このように優れた特
性が得られるのは、粒界層として、ビスマス，ジルコニ
ウム，ホウケイ酸鉛亜鉛ガラスおよび他の副成分がＺｎ
Ｏ結晶粒のまわりに介在していることが特徴であり、こ
の構造がバリスタとしての特性を優れたものにしてい
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。本発明のバリスタを得る出発原料として、純度９
９．９％以上の酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化ビスマス（Ｂ
ｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），炭酸マンガン（Ｍ
ｎＣＯ3），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3），酸化ジルコ
ニウム（ＺｒＯ2）およびホウケイ酸鉛亜鉛ガラスフリ
ットの各粉末を用いた。これらの粉末を所定量秤量し、
純水を用いてボールミルで７０時間混合した。次いで混
合液を濾過し、乾燥して得られた混合粉を、ライカイ機
により１０分間粉砕し、５００℃の温度で２時間の熱処
理を行った。この粉末に、少量のバインダー（ＰＶＡ
２．５％水溶液）を加え、ライカイ機により混ぜ合わせ
た後、ふるいを用いて整粒粉末を作製し、直径１２ｍ
ｍ，高さ１５ｍｍの円柱にプレス成型した。焼成は１１
００〜１３００℃の温度で１．５時間行った。得られた
焼結体を、厚さ１ｍｍに切断、研磨し、直径８ｍｍの銀
電極を焼付けた。α，Ｖ1mA，もれ電流等の特性は、直
流電源により電圧−電流特性を測定して算定した。バリ
スタ電圧は、電流１ｍＡ印加で、厚さ１ｍｍ当たりの電
圧とした。もれ電流（ＩＲ）の値は、Ｖ1mAの８０％の
電圧における値として評価した。大電流パルス特性は、
３０００Ａ（電流波形８×２０μｓｅｃ）のパルスを１
回印加した後のＶ1mAを測定して変化率を算出し、これ
で特性評価を行った。一定電圧負荷特性は、温度８０℃
の恒温槽中でバリスタ電圧の８０％の直流電圧を１００
０時間印加した後のＶ1mAを測定して変化率を算出し、
これで特性評価を行った。表１は、用いたホウケイ酸鉛
亜鉛ガラスの組成比を示す。また、出発原料の組成比
と、得られた焼結体の特性を表２〜表１１に示す。
る。本発明のバリスタを得る出発原料として、純度９
９．９％以上の酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化ビスマス（Ｂ
ｉ2Ｏ3），酸化コバルト（ＣｏＯ），炭酸マンガン（Ｍ
ｎＣＯ3），酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3），酸化ジルコ
ニウム（ＺｒＯ2）およびホウケイ酸鉛亜鉛ガラスフリ
ットの各粉末を用いた。これらの粉末を所定量秤量し、
純水を用いてボールミルで７０時間混合した。次いで混
合液を濾過し、乾燥して得られた混合粉を、ライカイ機
により１０分間粉砕し、５００℃の温度で２時間の熱処
理を行った。この粉末に、少量のバインダー（ＰＶＡ
２．５％水溶液）を加え、ライカイ機により混ぜ合わせ
た後、ふるいを用いて整粒粉末を作製し、直径１２ｍ
ｍ，高さ１５ｍｍの円柱にプレス成型した。焼成は１１
００〜１３００℃の温度で１．５時間行った。得られた
焼結体を、厚さ１ｍｍに切断、研磨し、直径８ｍｍの銀
電極を焼付けた。α，Ｖ1mA，もれ電流等の特性は、直
流電源により電圧−電流特性を測定して算定した。バリ
スタ電圧は、電流１ｍＡ印加で、厚さ１ｍｍ当たりの電
圧とした。もれ電流（ＩＲ）の値は、Ｖ1mAの８０％の
電圧における値として評価した。大電流パルス特性は、
３０００Ａ（電流波形８×２０μｓｅｃ）のパルスを１
回印加した後のＶ1mAを測定して変化率を算出し、これ
で特性評価を行った。一定電圧負荷特性は、温度８０℃
の恒温槽中でバリスタ電圧の８０％の直流電圧を１００
０時間印加した後のＶ1mAを測定して変化率を算出し、
これで特性評価を行った。表１は、用いたホウケイ酸鉛
亜鉛ガラスの組成比を示す。また、出発原料の組成比
と、得られた焼結体の特性を表２〜表１１に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
【００１１】
【表４】
【００１２】
【表５】
【００１３】
【表６】
【００１４】
【表７】
【００１５】
【表８】
【００１６】
【表９】
【００１７】
【表１０】
【００１８】
【表１１】
【００１９】図２は、表４のＮｏ．２４の試料を用いて
広範囲の電流電圧特性を測定した結果を示す。広い電流
領域にわたって優れた特性を示していることが明らかで
あり、特に低電流領域での特性が優れており、漏れ電流
がいかに少ないかを示している。図１は、表４のＮｏ．
１９〜Ｎｏ．２７の試料で得られたα，Ｖ1mAの値をＺ
ｒＯ2の添加量との関係において示したグラフである。
この図から明らかなように、ＺｒＯ2を添加することに
よって、αは増大し、Ｖ1mAも増加傾向を示す。図３
は、表４のＮｏ．１９〜Ｎｏ．２７の試料で得られたも
れ電流（ＩＲ）の値をＺｒＯ2の添加量との関係におい
て示したグラフである。この図から明らかなように、Ｚ
ｒＯ2を添加することによって、濡れ電流は減少し、
１．０モル％で極小値になる。図４は、表４のＮｏ．１
９〜Ｎｏ．２７の試料による、直流電圧負荷および大電
流パルス印加後におけるＶ1mAの電圧変化を、ＺｒＯ2の
添加量との関係において示したグラフである。ＺｒＯ2
が添加されると、直流電圧印加、大電流パルス印加のい
ずれに対しても、Ｖ1mAの電圧変化は極めて小さいこと
が明らかである。
広範囲の電流電圧特性を測定した結果を示す。広い電流
領域にわたって優れた特性を示していることが明らかで
あり、特に低電流領域での特性が優れており、漏れ電流
がいかに少ないかを示している。図１は、表４のＮｏ．
１９〜Ｎｏ．２７の試料で得られたα，Ｖ1mAの値をＺ
ｒＯ2の添加量との関係において示したグラフである。
この図から明らかなように、ＺｒＯ2を添加することに
よって、αは増大し、Ｖ1mAも増加傾向を示す。図３
は、表４のＮｏ．１９〜Ｎｏ．２７の試料で得られたも
れ電流（ＩＲ）の値をＺｒＯ2の添加量との関係におい
て示したグラフである。この図から明らかなように、Ｚ
ｒＯ2を添加することによって、濡れ電流は減少し、
１．０モル％で極小値になる。図４は、表４のＮｏ．１
９〜Ｎｏ．２７の試料による、直流電圧負荷および大電
流パルス印加後におけるＶ1mAの電圧変化を、ＺｒＯ2の
添加量との関係において示したグラフである。ＺｒＯ2
が添加されると、直流電圧印加、大電流パルス印加のい
ずれに対しても、Ｖ1mAの電圧変化は極めて小さいこと
が明らかである。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による電圧
非直線抵抗体は、電圧非直線係数αが大きく、もれ電流
も小さく、かつ電圧負荷、大電流パルス印加に対してＶ
1mAの変化が小さく非常に安定した特性が得られる。こ
のような特徴を有する本発明の電圧非直線抵抗体は、過
電圧保護素子、スイッチの開閉時に発生する大電流パル
スを吸収するサージ吸収素子等に優れたＺｎＯバリスタ
として、通信機器など幅広い用途が期待できるものであ
る。
非直線抵抗体は、電圧非直線係数αが大きく、もれ電流
も小さく、かつ電圧負荷、大電流パルス印加に対してＶ
1mAの変化が小さく非常に安定した特性が得られる。こ
のような特徴を有する本発明の電圧非直線抵抗体は、過
電圧保護素子、スイッチの開閉時に発生する大電流パル
スを吸収するサージ吸収素子等に優れたＺｎＯバリスタ
として、通信機器など幅広い用途が期待できるものであ
る。
【図１】電圧非直線係数α，バリスタ電圧Ｖ1mAと、Ｚ
ｒＯ2の添加量との関係を示した図である。
ｒＯ2の添加量との関係を示した図である。
【図２】本発明の一実施例における電圧電流特性図であ
る。
る。
【図３】もれ電流（ＩＲ）とＺｒＯ2の添加量との関係
を示した図である。
を示した図である。
【図４】直流電圧負荷および大電流パルス印加後におけ
るＶ1mAの電圧変化とＺｒＯ2の添加量との関係を示した
図である。
るＶ1mAの電圧変化とＺｒＯ2の添加量との関係を示した
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、副成
分として、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3），酸化コバルト
（ＣｏＯ），酸化マンガン（ＭｎＯ），酸化アンチモン
（Ｓｂ2Ｏ3）およびホウケイ酸鉛亜鉛ガラスをそれぞれ
０．１〜１０モル％、０．０５〜１０モル％、０．０５
〜６．０モル％、０．０５〜６．０モル％および０．０
５〜１０．０重量％を配合した原料に対し、酸化ジルコ
ニウム（ＺｒＯ2）を０．０５〜５．０モル％添加配合
して得られる焼結体からなることを特徴とする電圧非直
線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201122A JP2715717B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201122A JP2715717B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529106A true JPH0529106A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2715717B2 JP2715717B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=16435777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3201122A Expired - Fee Related JP2715717B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2715717B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS566127A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-22 | Advantest Corp | Spectrum analyzer |
| JPS5753909A (ja) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | Tokyo Shibaura Electric Co |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3201122A patent/JP2715717B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS566127A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-22 | Advantest Corp | Spectrum analyzer |
| JPS5753909A (ja) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | Tokyo Shibaura Electric Co |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2715717B2 (ja) | 1998-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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