JPH06349604A - 正特性サーミスタ - Google Patents

正特性サーミスタ

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JPH06349604A
JPH06349604A JP5281352A JP28135293A JPH06349604A JP H06349604 A JPH06349604 A JP H06349604A JP 5281352 A JP5281352 A JP 5281352A JP 28135293 A JP28135293 A JP 28135293A JP H06349604 A JPH06349604 A JP H06349604A
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JP
Japan
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thermistor
composition
temperature coefficient
resistance
aqueous solution
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Pending
Application number
JP5281352A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiko Sugisawa
克彦 杉澤
Hiroshi Sasaki
宏 佐々木
Hiroshi Inagaki
宏 稲垣
Takuji Okumura
卓司 奥村
Masatoshi Tamura
政利 田村
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.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 室温比抵抗ρ25が小さくかつ、αが大きい安
定な特性を持つサーミスタを提供する。 【構成】 本発明では、サーミスタ本体を構成する半導
体の組成をBaTiO3 系ペロブスカイト型化合物にお
いて、Ti量を過剰にするのがよいとされていた組成
を、Ti量を化学量論比よりも不足させた組成にしたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、正特性サーミスタに係
り、特にサーミスタ本体の組成に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、BaTiO3 系ペロブスカイト
型化合物からなる磁器は誘電性、圧電性、焦電性、異常
抵抗性などの電気的に利用価値がある性質を有し、種々
の電子デバイスに広く用いられている。
【0003】なかでもBaTiO3 に、Y,Nd等を
0.1〜0.3at%添加した酸化物半導体は大きな正の
温度係数を有することから、正特性サーミスタと呼ばれ
る。この正特性サーミスタは、大きな正の温度係数を有
する温度領域をSr,Pb等の添加で調整することがで
きることから、温度の測定および過電流防止、モータ起
動、カラーTV消磁用等の回路素子および低温発熱ヒー
タ等、広く様々な分野でなくてはならないものとなって
いる。
【0004】また、実用に際しては図3に示した室温比
抵抗(以下ρ25)、抵抗温度係数(以下α)、抵抗変化
幅(以下J)を目的に適合するように組成面、製法面か
ら制御しなければならない。
【0005】例えば、抵抗温度係数αを大きくかつ、抵
抗変化幅Jを高くするために結晶粒界の表面準位を制御
する元素であるMnなどを添加する方法(特公昭41−
12146号、特公昭42−3855号)や、室温比抵
抗ρ25を低くするためにSiO2 を添加する方法(特公
昭51−19599号)、Ti量を過剰にする方法(特
公昭41−21869号)などが知られている。
【0006】
【発明を解決しようとする課題】BaTiO3 系の正特
性サーミスタを実用に供する場合、室温比抵抗ρ25が小
さいこと、抵抗温度係数αが大きいこと、抵抗変化幅J
が高いことが要求されるが、ρ25とαには正の相関関係
があり、ρ25が小さくかつαが大きいサーミスタを得よ
うとしても、(α/logρ25)〜10という限界があっ
た。
【0007】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、室温比抵抗ρ25が小さくかつ、抵抗温度係数αが大
きい安定な特性を持つサーミスタを提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、サー
ミスタ本体を構成する半導体の組成をBaTiO3ペロ
ブスカイト型化合物において、Ti量を過剰にするのが
よいとされていた組成を、Ti量を化学量論比よりも不
足させた組成にしたことを特徴とする。
【0009】すなわち、次式を満たすように形成された
チタン酸バリウム系半導体からなるサーミスタ本体と、
前記サーミスタ本体に取り付けられた給電用の電極とを
具備したことを特徴とする。
【0010】 (Ba1-x-y x y )Tiz 3 +nA 0≦x <1 ,0 <y <1 ,0.99≦z <1 ,0 ≦n<0.002 (式) S:Sr,Sn,Zr,Ca,Pbから選ばれる少なく
とも1種の元素 M:Nb,Ta,Bi,Sb,Y,La,Nd,W,T
h,Ce,Sm,Gd,Dyから選ばれる少なくとも1
種の元素 A:Mn,Fe,Cu,Cr,F,Cl,Br,K,V
から選ばれる少なくとも1種の元素
【0011】
【作用】本発明者らは、組成比を変化させて種々の実験
を重ねた結果、Ti量を化学量論比よりも不足させた組
成がよいことを発見した。本発明はこれに着目してなさ
れてもので、上記組成を用いることにより、室温比抵抗
ρ25が小さくかつ、αが大きい安定な特性を持つサーミ
スタを提供することが可能となる。
【0012】上記組成中、Sの元素は、主としてキュリ
ー温度を制御する作用を有し、Mの元素は、主として組
成を半導体化する作用を有し、Aの元素は結晶粒界の表
面準位を制御するものであると考えられている。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
【0014】実施例1 図1は本発明実施例の正特性サーミスタを示す図であ
る。
【0015】この正特性サーミスタは、サーミスタ本体
1の組成が次式に示すように構成したことを特徴とする
ものである。
【0016】 (Ba0.7737Sr0.22210.0042)Ti0.99553 +0.001Mn (式) すなわちこの正特性サーミスタは、チタン酸バリウムを
主成分とする上記組成のサーミスタ本体1と、その上面
と下面に、外周縁からやや入り込んだ位置に端縁がくる
ように形成されたNi蒸着層からなる第1の電極層2
a,2bと、この上層に第1の電極層2a,2bと端縁
が一致するように形成された銀を主成分とする第2の電
極層3a,3bとから構成されている。
【0017】次にこの正特性サーミスタの製造工程につ
いて説明する。
【0018】まず、TiCl4 原液を体積が2倍になる
ように蒸留水で希釈し,TiCl4の一部が水和し、濃
度がTi1モルあたり239.6gになるTiCl4
和物を調合した。ここで濃度はクペロン分析法によって
定量した。
【0019】次に、このTiCl4 水和物238.3g
(Ti:0.994モル)を採取し、さらに蒸留水40
0gを加えてTiCl4 水溶液とした。
【0020】さらに12.7wt% BaCl2 水溶液11
45g(Ba:0.595モル)、16.5wt% SrC
2 水溶液479.2g(Sr:0.297モル)、
4.53wt% YCl3 水溶液104.7g(Y:0.0
156モル)を調合し、4種の水溶液を混合した。
【0021】そして、75℃±0.5℃に維持した1
6.7wt% H2 2 4 (蓚酸)水溶液1440g(H
2 2 4 :1.902モル)にこの混合液を4時間か
けて滴下し、共沈物として(BaSrY)TiO(C2
4 2 ・4H2 Oなる蓚酸塩を得た。
【0022】この蓚酸塩を濾過・水洗後、1150℃1
時間の仮焼を行った。仮焼粉にMn(NO3 2 を(B
aSrY)TiO3 全体のモル数に対して0.1モル%
添加後、遊星型ボールミルで1時間湿式粉砕を行いスラ
リーを得た。
【0023】ついでスプレードライヤーにより造粒粉が
60μm 以下になるようにし、油圧プレスでペレット状
に成型、1410℃で1時間焼成し、半導体磁器を得
た。この磁器に電極を付け、温度抵抗特性を測定した。
その結果を表1に示す。
【0024】 実施例2 次に、サーミスタ本体1の組成が次式に示すように構成
した。
【0025】 (Ba0.7744Sr0.22170.0039)Ti0.99613 +0.001Mn (式) 次にこの正特性サーミスタの製造工程について説明す
る。
【0026】実施例1と同様、TiCl4 原液を蒸留水
で希釈し,濃度がTi1モルあたり245.0gになる
TiCl4 水和物を調合し、このTiCl4 水和物12
2.1g(Ti:0.499モル)を採取し、さらに蒸
留水200gを加えてTiCl4 水溶液とした。
【0027】さらにこの水溶液に12.8wt% BaCl
2 水溶液573.3g(Ba:0.400モル)、1
6.6wt% SrCl2 水溶液239.7g(Sr:0.
149モル)、3.50wt% YCl3 水溶液51.8g
(Y:5.98×10-3モル)を混合し、75℃±0.
5℃に保った16.7wt% H2 2 4 水溶液720.
3g(H2 2 4 :0.954モル)にこの混合液を
2.5時間かけて滴下し、蓚酸塩を得た。
【0028】そして実施例1と同様にして素子をつく
り、特性を測定した。その結果を表1に示す。
【0029】実施例3 次に、サーミスタ本体1の組成が次式に示すように構成
した。
【0030】 (Ba0.7731Sr0.22280.0041)Ti0.99643 +0.001Mn (式) この組成のサーミスタ素子を実施例2と同様の方法で作
成し、特性を測定した結果を表1に示す。
【0031】実施例4 次に、サーミスタ本体1の組成が次式に示すように構成
した。
【0032】 (Ba0.7707Sr0.22540.0039)Ti0.99723 +0.001Mn (式) この組成のサーミスタ素子を実施例2,3と同様の方法
で作成した。結果を表1に示す。
【0033】比較例A 次に比較例として、サーミスタ本体1の組成が次式に示
すように構成した。
【0034】 (Ba0.7778Sr0.21800.0042)Ti1.00333 +0.001Mn (式) この組成はTiの組成範囲の上限を越えるものである。
【0035】次にこの正特性サーミスタの製造工程につ
いて説明する。
【0036】まず、濃度がTi1モルあたり244.5
gになるTiCl4 水和物を、TiCl4 水和物24
3.4g(Ti:0.9954モル)に、さらに蒸留水
400gを加えてTiCl4 水溶液とした。
【0037】このTiCl4 水溶液に混合するBaCl
2 水溶液以下各々の水溶液の濃度と混合量は実施例1と
同じである。また、混合水溶液の滴下以後の素子の製造
方法も実施例1と同様である。このサーミスタ素子の特
性の測定結果を表1に示す。 比較例B 次に比較例として、サーミスタ本体1の組成が次式に示
すように構成した。
【0038】 (Ba0.7703Sr0.22490.0048)Ti0.98793 +0.001Mn (式) この組成はTiの組成範囲の下限を越えるものである。
【0039】次にこの正特性サーミスタの製造に際して
は、70℃±0.5℃に維持したH2 2 4 (蓚酸)
水溶液を用いた他は実施例1と同様に形成した。このサ
ーミスタ素子の特性の測定結果を比較例Bとして表1に
示す。
【0040】表1から明らかなように特許請求の範囲の
うちTiの組成範囲Tiz :0.99≦z<1を満たし
た組成を持つ正特性サーミスタ素子を製造した場合、ρ
25が12.5〜26.5Ωcmと小さくかつαが24.
00%以上であり、なおかつJが6桁台の特性をもつこ
とがわかった。図2にTi量(Ti/(Ba+Sr+
Y))とα/logρ25との関係を測定した結果を示す
ように、従来例(比較例)では、α/logρ25が10
程度であったのに対して本発明によれば2倍以上の値を
とることが可能となる。
【0041】このように本発明によればρ25が小さくα
が大きいよりすぐれた正特性サーミスタを得ることが可
能となる。
【0042】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、サーミスタ本体を構成するBaTiO3 系ペロブス
カイト型化合物の組成をTi量を化学的量論比よりも不
足するようにしているためρ25が小さくαが大きい正特
性サーミスタを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の正特性サーミスタを示す図
【図2】本発明実施例および従来例の正特性サーミスタ
の組成比と室温比抵抗および抵抗温度係数との関係を示
す図
【図3】正特性サーミスタの異常抵抗性を示す図
【符号の説明】
1 サーミスタ本体 2a,2b 第1の電極層 3a,3b 第2の電極層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 卓司 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 田村 政利 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次式を満たすように形成されたチタン酸
    バリウム系半導体からなるサーミスタ本体と、 前記サーミスタ本体に取り付けられた給電用の電極とを
    具備したことを特徴とする正特性サーミスタ。 (Ba1-x-y x y )Tiz 3 +nA (式) 0≦x <1 ,0 <y <1 ,0.99≦z <1 ,0 ≦n<0.002 S:Sr,Sn,Zr,Ca,Pbから選ばれる少なく
    とも1種の元素 M:Nb,Ta,Bi,Sb,Y,La,Nd,W,T
    h,Ce,Sm,Gd,Dyから選ばれる少なくとも1
    種の元素 A:Mn,Fe,Cu,Cr,F,Cl,Br,K,V
    から選ばれる少なくとも1種の元素
JP5281352A 1993-04-14 1993-11-10 正特性サーミスタ Pending JPH06349604A (ja)

Priority Applications (4)

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JP5281352A JPH06349604A (ja) 1993-04-14 1993-11-10 正特性サーミスタ
KR1019950704028A KR960701453A (ko) 1993-04-14 1994-04-14 정특성 서미스터
PCT/JP1994/000622 WO1994024680A1 (en) 1993-04-14 1994-04-14 Positive characteristic thermistor
EP94912679A EP0694930A4 (en) 1993-04-14 1994-04-14 THERMISTOR WITH POSITIVE CHARACTERISTICS

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5-87550 1993-04-14
JP8755093 1993-04-14
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010110331A1 (ja) * 2009-03-27 2010-09-30 日立金属株式会社 半導体磁器組成物、発熱体及び発熱モジュール
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