JPH0831614A - サーミスタ材料 - Google Patents

サーミスタ材料

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JPH0831614A
JPH0831614A JP6183061A JP18306194A JPH0831614A JP H0831614 A JPH0831614 A JP H0831614A JP 6183061 A JP6183061 A JP 6183061A JP 18306194 A JP18306194 A JP 18306194A JP H0831614 A JPH0831614 A JP H0831614A
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thermistor
manganese
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zirconium
cobalt
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JP6183061A
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Atsushi Koike
淳 小池
Shinichi Inoue
真一 井上
Kiyoshi Yamagishi
喜代志 山岸
Masaru Sakata
賢 坂田
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のサーミスタ材料のサーミスタ定数Bと
比抵抗ρの相関関係から外れた比抵抗ρの高い材料を得
ることが可能であり、またサーミスタ定数Bを変化させ
ることなく比抵抗ρを任意の値に設定することが可能な
サーミスタ材料を提供する。 【構成】 マンガンまたはマンガン−コバルトの酸化
物、もしくはマンガンまたはマンガン−コバルトと銅、
ニッケル、鉄、クロムから選択される少なくとも1種の
酸化物に、酸化ジルコニウム(ZrO2)を混合焼成し
て得られる複合酸化物であって、ジルコニウムの存在モ
ル比がマンガンまたはマンガンとコバルトの合計の存在
モル比の1/2以上であることを特徴とするサーミスタ
材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサーミスタ材料に関し、
特にサーミスタ定数Bと比較して比抵抗ρが高いサーミ
スタ材料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、抵抗係数α(α=ρ-1・dρ/d
T、T:絶対温度)が負の値を示す汎用型のサーミスタ
材料としては、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、
銅、クロム、アルミニウム等の金属元素を有する複合酸
化物が広く知られていた。この種のサーミスタ材料は、
金属元素の配合の比率によって、その比抵抗ρとサーミ
スタ定数Bがほぼ一義的に決定されることが知られてい
た。ここでサーミスタ定数Bは、ρ(T)=ρ ・exp
[B(1/T−1/T0)](T,T0:絶対温度、ρ:
温度Tにおける比抵抗、ρ0:温度T0における比抵抗)
で定義される定数である。
【0003】また、サーミスタ定数Bと比抵抗ρの間に
は相関関係があり、比抵抗ρが上昇すると共にサーミス
タ定数Bも上昇するものであった。
【0004】このような特性を持った材料で作製される
所望のサーミスタ定数Bと抵抗Rをもったサーミスタを
電気回路上に組み込む場合、まず必要とするサーミスタ
定数Bと比抵抗ρに比較的類似した特性を持つような材
料でサーミスタを作製し、次に、個々のサーミスタ素子
の大きさを、要求される抵抗値になるように変更しなけ
ればならなかった。
【0005】上述のように、比抵抗ρとサーミスタ定数
Bの間には相関関係があり、しかもこの関係は、サーミ
スタ材料を構成する金属元素の種類と配合比率を変化さ
せても、ある一定の範囲内にとどまるものであった。し
かし、温度補償等の温度検知用以外の用途に用いられる
サーミスタの場合、設計、制御回路や構造の関係上、電
気的特性を予め抑制されてしまうため、上述の相関関係
からはずれて、サーミスタ定数Bと比較して比抵抗ρが
高いサーミスタ材料が必要とされる場合があるが、サー
ミスタ定数が決まると、比抵抗ρは一義的に決まるの
で、上述の相関関係より定まる比抵抗ρより高い比抵抗
ρをもったサーミスタ材料を得ることはきわめて困難で
あった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような課
題を解決し、従来のサーミスタ材料のサーミスタ定数B
と比抵抗ρの相関関係から外れた比抵抗ρの高い材料を
得ることが可能であり、またサーミスタ定数Bを変化さ
せることなく比抵抗ρを任意の値に設定することが可能
なサーミスタ材料を提供することが目的である。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、鋭意検討の結果、本発明に至った。
【0008】すなわち、本発明は、マンガンまたはマン
ガン−コバルトの酸化物、もしくはマンガンまたはマン
ガン−コバルトと銅、ニッケル、鉄、クロムから選ばれ
る少なくとも1種の酸化物に、酸化ジルコニウム(Zr
2)を混合焼成して得られる複合酸化物であって、ジ
ルコニウムの存在モル比がマンガンまたはマンガンとコ
バルトの合計の存在モル比の1/2以上であることを特
徴とするサーミスタ材料にある。
【0009】本発明では、ジルコニウムの存在モル比が
マンガンまたはマンガンとコバルトの合計の存在モル比
の1/2以上であることが必要である。この範囲未満で
は、サーミスタ定数Bと比較して比抵抗ρが高いサーミ
スタ材料は得られない。また、この比の上限は原理的に
ないが、生成物の強度的安定性を維持する観点から、ジ
ルコニウムの存在モル比がマンガンまたはマンガンとコ
バルトの合計の存在モル比の10倍以内に制限すること
が望ましい。
【0010】
【作用】上述のような元素比を持った酸化物は、通常ス
ピネル型結晶構造を持つが、ジルコニウムはスピネル構
造の中に少量しか固溶できないため、余剰のジルコニウ
ムは独立した酸化物結晶相を形成する。この結晶相は、
電気的には実質的にサーミスタ特性を持たず、また比抵
抗値が極めて大きい。従って、このジルコニウム酸化物
相とスピネル相との存在比率を変えることによって、サ
ーミスタ定数Bを変化させることなく、比抵抗ρを変化
させることができる。
【0011】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明
する。
【0012】実施例1 炭酸マンガンと炭酸コバルトの原料粉末を、モル比でマ
ンガン:コバルト=1:1になるように秤量し、V型混
合機で24時間乾式混合した。その後、この粉体を80
0℃で3時間仮焼し、乳鉢、乳棒で粉砕し、粉末とし
た。次に、この粉体に酸化銅(II)と酸化ジルコニウム
の原料粉末を、モル比でマンガン:コバルト:銅:ジル
コニウム=1:1:x:yになるように秤量し、乳鉢、
乳棒で混合した。このとき、x=0.2もしくは0.4
とし、そのそれぞれについて、y=0、0.2、0.
5、1.2、2.0、5.0となるようにした。これら
の粉末を直径6mm、厚さ0.8mmの円盤状に成型
し、1200℃で2時間焼成した後、500℃で3時間
アニールして、焼結体を得た。
【0013】このようにして得られた円盤状のサーミス
タ素子について、その個々の比抵抗ρとサーミスタ定数
Bを測定し、結果を図1〜2にそれぞれ示した。図1は
ジルコニウムのモル比yに対する比抵抗ρの変化の様子
を示し、各サーミスタ素子の比抵抗ρは25℃における
ゼロ負荷抵抗値の測定結果から求めた値である。また、
図2はジルコニウムのモル比yに対するサーミスタ定数
Bの変化の様子を示し、各サーミスタ素子のサーミスタ
定数Bは0℃と25℃のゼロ負荷抵抗値の測定結果から
求めた値である。
【0014】図1〜2より明らかなように、y=1以
上、すなわち本発明で規定するジルコニウムの存在モル
比において、比抵抗ρは大きくなるにも拘らず、サーミ
スタ定数Bはほぼ一定の値で変化しなかった。また、図
1より明らかなように比抵抗ρの常用対数値は、ジルコ
ニウムの存在モル比の1次の関数値として表される。従
って、本発明のサーミスタ材料は、ジルコニウムの存在
モル比を変化させることにより、サーミスタ定数Bを変
化させることなく、比抵抗ρを任意の値に設定すること
が可能であることが解る。
【0015】なお、本実施例ではマンガン、コバルト、
ジルコニウムに加えて銅を用いたが、添加元素として鉄
やクロムを用いた酸化物においても、同様の効果が認め
られた。
【0016】実施例2 炭酸マンガンと炭酸コバルトの原料粉末を、モル比でマ
ンガン:コバルト=1:1になるように秤量し、V型混
合機で24時間乾式混合した。その後、この粉体を80
0℃で3時間仮焼し、乳鉢、乳棒で粉砕し、粉末とし
た。次に、酸化ジルコニウムの原料粉末を、モル比でマ
ンガン:コバルト:ジルコニウム=1:1:yになるよ
うに秤量し、乳鉢、乳棒で混合した。このとき、y=
0、0.2、0.5、1.2、2.0、5.0となるよ
うにした。これらの粉末を実施例1と同様の方法で円盤
状の焼結体とし、その個々の比抵抗ρとサーミスタ定数
Bを測定した。
【0017】その結果、y=0における比抵抗ρ=4×
103Ωcm、サーミスタ定数B=4200Kに対し、
y=1以上、すなわち本発明で規定するジルコニウムの
存在モル比において、実施例1と同様の効果があること
が確認された。
【0018】実施例3 炭酸マンガンの原料粉末を、1000℃で3時間仮焼
し、乳鉢、乳棒で粉砕し、粉末とした。次にこの粉体に
酸化ジルコニウムの原料粉末を、モル比でマンガン:ジ
ルコニウム=1:yになるように秤量し、乳鉢、乳棒で
混合した。このとき、y=0、0.2、0.5、1.
2、2.0、5.0となるようにした。これらの粉末を
実施例1と同様の方法で円盤状の焼結体とし、その個々
の比抵抗ρとサーミスタ定数Bを測定した。
【0019】その結果、y=0における比抵抗ρ=1×
108Ωcm、サーミスタ定数B=7200Kに対し、
y=1以上、すなわち本発明で規定するジルコニウムの
存在モル比において、実施例1と同様の効果があること
が確認された。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーミス
タ材料によって、従来の比抵抗ρとサーミスタ定数Bの
相関関数から外れた比抵抗ρの高い材料を、酸化ジルコ
ニウム(ZrO2)を一定量以上加えるだけで容易に提
供することができる。また、酸化ジルコニウムの添加量
を変化させるだでけで、サーミスタ定数Bを変化させる
ことなく比抵抗ρを任意の値に設定したサーミスタ材料
およびサーミスタを容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1におけるサーミスタ材料のジルコニ
ウムの存在モル比と比抵抗ρの関係を示すグラフ。
【図2】 実施例1におけるサーミスタ材料のジルコニ
ウムの存在モル比とサーミスタ定数Bの関係を示すグラ
フ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年8月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】従来、抵抗係数α(α=ρ−1・dρ/
dT、T:絶対温度)が負の値を示す汎用型のサーミス
タ材料としては、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、
銅、クロム、アルミニウム等の金属元素を有する複合酸
化物が広く知られていた。この種のサーミスタ材料は、
金属元素の配合の比率によって、その比抵抗ρとサーミ
スタ定数Bがほぼ一義的に決定されることが知られてい
た。ここでサーミスタ定数Bは、ρ(T)=ρ・exp
[B(1/T−1/T)](T,T:絶対温度、ρ
(T):温度Tにおける比抵抗、ρ:温度Tにおける
比抵抗)で定義される定数である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 賢 埼玉県浦和市沼影1−17−17三井金属鉱業 株式会社サーミスタ事業部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マンガンまたはマンガン−コバルトの酸
    化物に、酸化ジルコニウムを混合することによって得ら
    れる複合酸化物であって、ジルコニウムの存在モル比が
    マンガンまたはマンガンとコバルトの合計の存在モル比
    の1/2以上であることを特徴とするサーミスタ材料。
  2. 【請求項2】 マンガンまたはマンガン−コバルトと
    銅、鉄、クロムのから選ばれる少なくとも1種元素との
    酸化物に、酸化ジルコニウムを混合することによって得
    られる複合酸化物であって、ジルコニウムの存在モル比
    がマンガンまたはマンガンとコバルトの合計の存在モル
    比の1/2以上であることを特徴とするサーミスタ材
    料。
  3. 【請求項3】 前記酸化ジルコニウムの混合量を変化さ
    せることにより、サーミスタ定数を変化させることな
    く、比抵抗を任意の値に設定する請求項1または2の記
    載のサーミスタ材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475940B2 (en) * 2000-05-16 2002-11-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Wear resistant member for electronic equipment and bearing and spindle motor therewith

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03271154A (ja) * 1990-03-22 1991-12-03 Tdk Corp サーミスタ用組成物
JPH0582310A (ja) * 1991-09-24 1993-04-02 Tdk Corp サーミスタ用組成物
JPH0582308A (ja) * 1991-09-24 1993-04-02 Tdk Corp サーミスタ用組成物

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