JPH10152372A - チタン酸バリウム系半導体磁器及びその製造方法 - Google Patents

チタン酸バリウム系半導体磁器及びその製造方法

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JPH10152372A
JPH10152372A JP8311650A JP31165096A JPH10152372A JP H10152372 A JPH10152372 A JP H10152372A JP 8311650 A JP8311650 A JP 8311650A JP 31165096 A JP31165096 A JP 31165096A JP H10152372 A JPH10152372 A JP H10152372A
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JP
Japan
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barium titanate
based semiconductor
average grain
grain diameter
crystal grains
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Pending
Application number
JP8311650A
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English (en)
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Taiji Goto
泰司 後藤
Yasuo Tsuda
泰男 津田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チタン酸バリウム系半導体磁器において、抵
抗値の上昇が少なく、破壊電圧が高いものを得ることを
目的とする。 【解決手段】 半導体化元素としてYを含むチタン酸バ
リウムにBi及びLiを添加し、焼結体の平均粒子径
が、20〜30μmの結晶粒子と、1.0〜5.0μm
の結晶粒子を有する素子を形成させることにより、抵抗
値の上昇が抑えられ、破壊電圧の高い正の抵抗温度特性
を示すチタン酸バリウム系半導体磁器を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は特定の温度で抵抗値
が急激に増大するチタン酸バリウム系半導体磁器及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】チタン酸バリウムに希土類元素を微量添
加すると半導体化し、そのキュリー点付近の温度で正の
抵抗温度特性(Positive Temperature Coefficient:P
TC特性)を示すことは従来より広く知られている。そ
のPTC特性を利用して、過電流保護用素子、温度制御
用素子、モータ起動用素子、ヒータ用といったさまざま
な用途に応用されてきている。
【0003】ところで、チタン酸バリウム系半導体磁器
の焼結体の結晶粒子はその特性面から均一であることが
望ましいが、実際、一般的な結晶粒子は不均一である場
合が多く、組成面あるいはプロセス面から均一な結晶粒
子を求めての開発・改良を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結晶粒
子径が大きくなると抵抗温度係数が劣化し、破壊電圧が
低下する傾向があり、一方結晶粒子径が小さくなると抵
抗値が上昇し絶縁体化する傾向がある。従って抵抗値の
上昇を抑え、破壊電圧を向上させることは困難であっ
た。
【0005】本発明は上記問題を解決するために、平均
粒子径の大きな結晶粒子(例えば20〜30μm)と、
小さな結晶粒子(例えば1.0〜5.0μm)の2つの
異なる結晶粒子径を形成させることにより、正の抵抗温
度係数を示すチタン酸バリウム系半導体磁器の特性を向
上させることを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項1の発明は、小さな平均粒子径を与
える組成系として、半導体化元素としてYを含むチタン
酸バリウムにBi23を添加してなる系と、大きな平均
粒子径を与える組成系として、半導体化元素としてYを
含むチタン酸バリウムにLi2CO3を添加してなる系と
が混在する組成物を形成させるものであって、抵抗値の
上昇を抑え、かつ破壊電圧の向上するチタン酸バリウム
系半導体磁器を得ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1の発明は、小さ
な平均粒子径を与える組成系として、半導体化元素とし
てYを含むチタン酸バリウムにBi23を添加してなる
系と、大きな平均粒子径を与える組成系として、半導体
化元素としてYを含むチタン酸バリウムにLi2CO3
添加してなる系とが混在する組成物を形成させるもので
あって、抵抗値の上昇を抑え、かつ破壊電圧の向上する
チタン酸バリウム系半導体磁器を得ることができる。
【0008】なお、大きな結晶粒子の平均粒子径は20
〜30μmで小さな結晶粒子の平均粒子径は1.0〜
5.0μmであることが、特性の向上のために望まし
い。その理由は以下に示す通りである。 (1)大きな結晶粒子径の平均粒子径が30μmより大
きくなると、大きな粒子同士の接触が多くなり、破壊電
圧及び抵抗値の低下が見られる。 (2)小さな結晶粒子径の平均粒子径が1.0μmより
小さくなると粒子が明確な粒子形態を示さなくなり、そ
れに伴い抵抗値が上昇し絶縁体化する傾向が認められ
る。
【0009】また請求項2の製造方法においては、半導
体化元素としてYを含むチタン酸バリウムにBi23
添加したものと、半導体化元素としてYを含むチタン酸
バリウムにLi2CO3を添加したものの少なくとも一方
を仮焼し、その後混合して本焼成するものであり、大小
2つの異なる粒子径をもつ焼結体を得ることができ、そ
の結果として抵抗値の上昇を抑え、なおかつ破壊電圧の
向上が達成される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0011】(実施例1)炭酸バリウム(BaCO3
1.0mol、酸化チタン(TiO2) 1.01m
ol、イットリア(Y23) 0.0024mol、二
酸化ケイ素(SiO 2) 0.024mol、硝酸マン
ガン(Mn(NO32) 0.0003mol、酸化ビ
スマス(Bi23) 0.0003〜0.001mol
を秤量し、ボールミルにより20時間湿式混合する。次
にこれらを乾燥し仮成形した後、大気中1100℃で2
時間仮焼する(以下これをBi−仮焼粉と記す。)。
【0012】一方、BaCO3 1.0mol、TiO2
1.01mol、Y23 0.0024mol、Si
2 0.024mol、Mn(NO32 0.000
3mol、Li2CO3 0.001〜0.003mol
を秤量し、Bi−仮焼粉と同様に混合・乾燥・仮焼する
(以下これをLi−仮焼粉と記す。)。
【0013】次に、上記で得られたBi−仮焼粉とLi
−仮焼粉を同時にボールミルにより20時間湿式混合・
粉砕した後、乾燥・造粒・成形する。さらにこの成形体
を大気中1350℃で1時間焼成しチタン酸バリウム系
半導体磁器を得る。この焼結体にニッケルメッキ処理を
した後、銀ペーストを550℃にて10分間焼きつけ電
極とした。
【0014】このようにして得られたチタン酸バリウム
系半導体磁器についての組成を(表1)1〜8に、又、
比抵抗(ρ25)、破壊電圧、及び抵抗温度係数(α)を
測定した結果を(表2)1〜8に示した。尚(表1)に
おいて、BaCO3、TiO2、Y23、SiO2、Mn
(NO32を含む組成を基本組成として、この基本組成
にBiを添加した系を組成系1、Liを添加した系を組
成系2としてそれぞれの添加量を示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】(実施例2)BaCO3 1.0mol、
TiO2 1.01mol、Y23 0.0024mo
l、SiO2 0.024mol、Mn(NO32
0.0003mol、Li2CO3 0.001〜0.0
03molを秤量し、さらに、(実施例1)で得られた
Bi−仮焼粉を添加し、ボールミルにより20時間湿式
混合する。以下(実施例1)と同様な方法で試料を作製
する。このようにして得られたチタン酸バリウム系半導
体磁器について、組成を(表1)の試料番号9〜16、
特性を測定したものを(表2)の試料番号9〜16に示
した。
【0018】(比較例1)比較例として上記実施例にお
けるBi23の添加量を0.0003mol以下と0.
001mol以上、又、Li2CO3の添加量を0.00
1mol以下と0.003mol以上とした試料を(実
施例1)と同様に作製し、その特性を評価する。(表
1)の試料番号17〜20にその組成を、(表2)の試
料番号17〜20に特性値を示した。
【0019】(比較例2)(表1)の試料番号21〜2
4の組成になるようにBi23及びLi2CO3を基本組
成に対して、はじめから添加し、ボールミルにより20
時間湿式混合する。その後の試料作製工程は(実施例
1)と同様にする。この様にして得られた素子の特性を
測定したものを(表2)の試料番号21〜24に示し
た。
【0020】以下、上記実施例及び比較例により本発明
を説明する。 (1)実施例1(試料番号1〜8)と比較例1(試料番
号17〜20)より、Bi23及びLi2CO3の添加量
がそれぞれ0.0003〜0.001mol、0.00
1〜0.003mol以外の範囲であると粒子径の差が
なく、比抵抗が増加し破壊電圧が150V前後と低く特
性の向上が認められなかった。 (2)実施例1及び実施例2(試料番号1〜16)と比
較例2(試料番号21〜24よりBi23を含む組成系
(表1)の組成系1とLi2CO3を含む組成系(表1)
の組成系2をそれぞれ別々に混合した後、少なくとも一
方を仮焼した方が平均粒子径が大きいもの(20〜30
μm)と小さいもの(1.0〜5.0μm)が形成でき
ることにより特性の向上が達成される。尚(表1)の試
料番号9〜16の実施例2において組成系1が仮焼無し
で組成系2が仮焼有の場合についても同様に特性の向上
が認められた。又、Li2CO3の他酸化リチウムLi2
Oを用いた場合でも本発明と同様の効果が得られた。
【0021】このように、半導体化元素としてYを含む
チタン酸バリウムに0.0003〜0.001molの
Bi23を添加してなる組成物と、半導体化元素として
Yを含むチタン酸バリウムに0.001〜0.003m
olのLiを添加してなる組成物を、それぞれ別々に混
合し少なくとも一方を仮焼した後両者を同時に混合し、
最終焼結させた場合、平均粒子径が大きな粒子(20〜
30μm)と小さな粒子(1.0〜5.0μm)が形成
されることにより、抵抗値の上昇が抑えられた。破壊電
圧の高いチタン酸バリウム系半導体磁器を得ることがで
きる。
【0022】
【発明の効果】以上のごとく、本発明によればチタン酸
バリウム系半導体磁器材料において、平均粒子径の大き
な結晶粒子(20〜30μm)と小さな結晶粒子(1.
0〜5.0μm)の2つの異なる結晶粒子を有する焼結
体を形成させることにより、抵抗値の上昇が抑えられ、
さらに破壊電圧が向上した正の抵抗温度係数を示すチタ
ン酸バリウム系半導体磁器を得ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体化元素としてYを含むチタン酸バ
    リウムに0.0003〜0.001molのBi23
    添加してなる平均粒子径が1.0〜5.0μmのチタン
    酸バリウム系半導体磁器材料よりなる結晶粒子と、半導
    体化元素としてYを含むチタン酸バリウムに0.001
    〜0.003molのLi2CO3を添加してなる平均粒
    子径が20〜30μmのチタン酸バリウム系半導体磁器
    材料よりなる結晶粒子が混在したチタン酸バリウム系半
    導体磁器。
  2. 【請求項2】 半導体化元素としてYを含むチタン酸バ
    リウムに0.0003〜0.001molのBi23
    添加してなる組成物と、半導体化元素としてYを含むチ
    タン酸バリウムに0.001〜0.003molのLi
    2CO3を添加してなる組成物の少なくとも一方を仮焼し
    た後、両者を混合し最終焼結させるチタン酸バリウム系
    半導体磁器の製造方法。
JP8311650A 1996-11-22 1996-11-22 チタン酸バリウム系半導体磁器及びその製造方法 Pending JPH10152372A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110210815A1 (en) * 2008-12-12 2011-09-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor ceramic and positive temperature coefficient thermistor
US20110215895A1 (en) * 2008-12-12 2011-09-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor ceramic and positive temperature coefficient thermistor
US20110215894A1 (en) * 2008-12-12 2011-09-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor ceramic and positive temperature coefficient thermistor
US8350662B2 (en) 2008-12-12 2013-01-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor ceramic and positive temperature coefficient thermistor

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US8289125B2 (en) 2008-12-12 2012-10-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor ceramic and positive temperature coefficient thermistor
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