JPH11157925A - 半導体セラミック - Google Patents

半導体セラミック

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JPH11157925A
JPH11157925A JP9321307A JP32130797A JPH11157925A JP H11157925 A JPH11157925 A JP H11157925A JP 9321307 A JP9321307 A JP 9321307A JP 32130797 A JP32130797 A JP 32130797A JP H11157925 A JPH11157925 A JP H11157925A
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JP
Japan
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semiconductor
semiconductor material
semiconductor ceramic
barium titanate
added
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Application number
JP9321307A
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English (en)
Inventor
Hideaki Niimi
秀明 新見
Ryoichi Urahara
良一 浦原
Yukio Sakabe
行雄 坂部
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 PTC特性の良好なBaTiO3系半導体材
料を用い、かつ、室温抵抗をより低くした半導体セラミ
ックを提供する。 【解決手段】 チタン酸バリウムを主成分とする半導体
材料中に金属部分を含むニッケルからなる導電性粒子を
分散させてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体セラミッ
ク、特に正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、過電流保護部品やカラーテレ
ビの消磁用部品には、抵抗変化温度(以下、キュリー点
とする)以上で急激に高抵抗化するというPTC特性を
有するBaTiO3系の半導体セラミックが広く用いら
れている。
【0003】このような用途に使用される半導体セラミ
ックにおいて求められている課題の一つとして、室温で
の通電可能電流量をより増大させることがある。この課
題を解決するために、従来より室温抵抗を低減させる試
みが多くなされてきた。
【0004】例えば、その試みの一つとして、文献であ
る「日本セラミックス協会1989年会(題目:PTC
効果を有するセラミクス半導体と金属とのコンポジット
の作製と評価)」(山本孝・田中亮二・岡崎清、日本セ
ラミックス協会、1989)にある半導体セラミックが
挙げられる。山本らは、BaTiO3系の半導体材料
(Ba0.756Sr0.240.004)Ti1.01+0.01重量
%Mn+0.5重量%SiO2)の仮焼粉体に、Pd、
Ag2O、Ni、ZnO等を添加したものを酸素雰囲気
中1380℃で焼成して焼結体を作製し、その微細構造
と電気的特性を測定している。その結果、Pd等の金属
においては、ショットキー接合を形成してPTC特性が
得られるとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体セラミックには以下のような問題点があった。 1.BaTiO3系の半導体材料中にPd等の貴金属を
分散させたものでは、分散させた貴金属がBaTiO3
系の半導体材料とオーミック接触をせずに、ショットキ
ー接続をするため、逆に室温抵抗が上昇する。
【0006】2.上記文献では、BaTiO3系の半導
体材料中にNi等の卑金属を分散させたものでは、分散
させた卑金属が酸化ないしは溶融するという報告がなさ
れている。
【0007】本発明の目的は、PTC特性の良好なBa
TiO3系半導体材料を用い、かつ、室温抵抗をより低
くした半導体セラミックを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明である半導体
セラミックは、チタン酸バリウムを主成分とする半導体
材料中に金属部分を含むニッケルからなる導電性粒子を
分散させてなることを特徴とする。
【0009】このような構成にすることによって、チタ
ン酸バリウム系の半導体セラミックが有するPTC特性
を維持しつつ、室温抵抗をより低くすることができる。
なお、ここでいう金属部分を含むニッケルというのは、
表面に酸化された薄層を有し、その内実が金属ニッケル
であって、導電性を有するものを指す。
【0010】また、第2の発明である半導体セラミック
においては、前記半導体材料中には、チタン酸カルシウ
ムが含有され、一般式(Ba1-xCax)TiO3と表し
たとき、xは、0.05≦x≦0.40の範囲にあるこ
とが好ましい。
【0011】このようにCaTiO3を添加することに
よって、比較的低温で再酸化処理してもPTC特性を向
上させることができるので、半導体材料中にあるニッケ
ルが酸化されず、良好な導電性を維持するとともに、P
TC特性を改善することができる。
【0012】また、第3の発明である半導体セラミック
においては、前記チタン酸バリウムの化学式BaTiO
3のBaサイトとTiサイトとの組成比Ba/Ti(原
子比)が0.995〜1.05であることが好ましい。
【0013】このような組成比とすることによって、P
TC特性の改善や、室温抵抗の低減を行うことができ
る。
【0014】また、第4の発明である半導体セラミック
においては、前記半導体材料中に酸化マンガンがMnO
2に換算して0.001〜1.000mol%添加されてい
ることを特徴とする。
【0015】このような範囲でMnO2を添加すること
によって、PTC特性の改善を行うことができる。
【0016】また、本願第5の発明である半導体セラミ
ックにおいては、前記導電性粒子は、前記半導体材料中
に0.01〜10.00重量%添加されていることを特
徴とする。
【0017】このような範囲で導電性粒子を添加するこ
とによって、導電性粒子を添加することによる効果をよ
り顕著にすることができるとともに、PTC特性や耐電
圧の低下を防止することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明のチタン酸バリウムを主成
分とする半導体セラミックに用いられる半導体材料と
は、チタン酸バリウムにY,Nb,Sb,Biや、L
a、Ceなどの希土類元素等の添加物を加えたものも含
まれる。
【0019】また、導電性粒子には、耐熱性がよく、オ
ーミック接触をするという理由からニッケルを用いる。
なお、導電性粒子にニッケル以外のものを用いると、非
オーミックとなって高抵抗化したり、金属粒子が溶融す
るなどの不具合が生じる。
【0020】また、上記半導体材料中に添加されるCa
TiO3は、比較的低温(850℃以下)での再酸化処
理で、PTC特性を向上させるものであり、この効果に
より、上記導電性粒子の材質であるニッケルの抵抗値が
酸化によって上昇しないように、ニッケルの酸化を防止
するためのものである。
【0021】次に、本発明を実施例に基づいてさらに具
体的に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定さ
れるものではない。
【0022】
【実施例】本発明の半導体セラミックを次のようにして
作製した。まず、出発原料としてBaCO3、TiO2
CaCO3、La23、SiO2、MnO2を用意し、 (Ba0.998-xCaxLa0.002mTiO3+0.01S
iO2+αMnO2 となるように調合して調合物を得た。次に、得られた調
合物をジルコニアボールとともに5時間水中でボールミ
ル粉砕混合して混合物とした後、1100℃で2時間仮
焼し、仮焼物を得た。この仮焼物にバインダーを混合し
て、50メッシュの篩いによって造粒し、造粒物を得
た。さらに、得られた造粒物に10μmφのニッケル金
属粉末を混合し、10mmφ×1mmtとなるように乾式プ
レス成形し、成形体とした。次に、得られた成形体中に
あるバインダーを大気中で燃焼させた後、H2/N2混合
ガス雰囲気中において1300℃で2時間焼成し、さら
に、大気中において800℃で2時間再酸化処理して半
導体セラミックとした。なお、得られた半導体セラミッ
ク中のニッケル金属粉末は、表面薄層が酸化されている
が、その内実が金属ニッケルであり、導電性を保ってい
ることが分析結果から確認できた。
【0023】(実施例1)上記のようにして得られた半
導体セラミックにInGa電極を塗布して半導体セラミ
ック素子とし、導電性Ni粒子の添加量を2重量%に固
定して、半導体セラミック中のCa量、Ba/Ti比、
Mn量を変化させ、それぞれの室温抵抗、PTC特性
(250℃の抵抗と25℃の抵抗との比:R250
25)、および、耐電圧を測定した。その結果を表1に
示す。なお、表1中の組成単独の室温抵抗とは、導電性
Ni粒子を添加しない半導体セラミックの室温抵抗のこ
とである。
【0024】
【表1】
【0025】表1に示すように、半導体セラミック中に
導電性Ni粒子を添加することによって、半導体セラミ
ックの室温抵抗が低減されることが確認できる。
【0026】ここで、請求項2から請求項4において、
Ca量、Ba/Ti比、Mn量を限定した理由を説明す
る。まず、(Ba1-xCax)TiO3において、Caの
含有量xを0.05〜0.40に限定したのは、試料番
号1のように、Caの含有量xが0.05より少ない場
合には、半導体セラミックのPTC特性(R250
25)が低下し、好ましくないからである。一方、試料
番号6のように、Caの含有量xが0.40より多い場
合には、半導体セラミックの室温抵抗が上昇するととも
に、PTC特性(R250/R25)が低下し、好ましくな
いからである。
【0027】次に、Ba/Ti比を0.995〜1.0
5に限定したのは、試料番号7のように、Ba/Ti比
が0.995より少ない場合には、半導体セラミックの
PTC特性(R250/R25)が低下するとともに、耐電
圧(V/mm)も低下し、好ましくないからである。一
方、試料番号12のように、Ba/Ti比が1.05よ
り大きい場合には、半導体セラミックの室温抵抗が上昇
し、好ましくないからである。
【0028】さらに、酸化マンガン(MnO2)の添加
量を0.001〜1mol%に限定したのは、試料番号1
3のように、酸化マンガン(MnO2)の添加量が0.
001mol%より少ない場合には、半導体セラミックの
PTC特性(R250/R25)が低下するとともに、耐電
圧(V/mm)も低下し、好ましくないからである。一
方、試料番号19のように、酸化マンガン(MnO2
の添加量が1mol%より多い場合には、半導体セラミッ
クの室温抵抗が上昇するとともに、PTC特性(R250
/R25)が低下し、好ましくないからである。
【0029】(実施例2)実施例1において作製した半
導体セラミックのうち、試料番号4のもの(Ca量xが
0.2、Ba/Ti比1.005、酸化マンガン(Mn
2)量0.05mol%)を用い、導電性Ni粒子の添加
量を変化させ、それぞれの室温抵抗、PTC特性(R
250/R25)、および、耐電圧を測定した。その結果を
表2に示す。なお、導電性金属粒子として、Niの代わ
りにPd、Ptを用い、その添加量を2重量%にしたも
のと20重量%にしたものをそれぞれ比較例1から比較
例4とした。
【0030】
【表2】
【0031】表2に示すように、導電性金属粒子として
Niを用いることによって、各比較例に比べその室温抵
抗が大幅に低減されていることが確認できる。
【0032】ここで、請求項5において、導電性Ni粒
子の添加量を限定した理由を説明する。導電性Ni粒子
の添加量を0.01〜10.00重量%に限定したの
は、試料番号21のように、導電性Ni粒子の添加量が
0.01より少ない場合には、半導体セラミックの室温
抵抗の低減において顕著な効果がなく、好ましくないか
らである。
【0033】また、試料番号27のように、導電性Ni
粒子の添加量が10.00より多い場合には、半導体セ
ラミックのPTC特性(R250/R25)が低下するとと
もに、耐電圧(V/mm)も低下し、好ましくないからで
ある。
【0034】
【発明の効果】本発明の半導体セラミックは、チタン酸
バリウムを主成分とする半導体材料中に金属部分を含む
ニッケルからなる導電性粒子を分散させているので、チ
タン酸バリウムの有する優れたPTC特性を維持し、か
つ、より室温抵抗を低減させた半導体セラミックとする
ことができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン酸バリウムを主成分とする半導体
    材料中に金属部分を含むニッケルからなる導電性粒子を
    分散させてなることを特徴とする半導体セラミック。
  2. 【請求項2】 前記半導体材料中には、チタン酸カルシ
    ウムが含有され、一般式(Ba1-xCax)TiO3と表
    したとき、xは、0.05〜0.40の範囲にあること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体セラミック。
  3. 【請求項3】 前記チタン酸バリウムの化学式BaTi
    3のBaサイトとTiサイトとの組成比Ba/Ti
    (原子比)が0.995〜1.05であることを特徴と
    する請求項1または請求項2に記載の半導体セラミッ
    ク。
  4. 【請求項4】 前記半導体材料中に酸化マンガンがMn
    2に換算して0.001〜1.000mol%添加されて
    いることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか
    に記載の半導体磁器組成物。
  5. 【請求項5】 前記導電性粒子は、前記半導体材料中に
    0.01〜10.00重量%添加されていることを特徴
    とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体
    磁器組成物。
JP9321307A 1997-11-21 1997-11-21 半導体セラミック Pending JPH11157925A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6911102B2 (en) 1999-08-09 2005-06-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Laminated type semiconductor ceramic element and production method for the laminated type semiconductor ceramic element
JP2008210907A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Tdk Corp 積層型サーミスタおよびその製造方法
WO2013065373A1 (ja) * 2011-11-01 2013-05-10 株式会社村田製作所 半導体セラミックおよびそれを用いたptcサーミスタ
KR101383356B1 (ko) * 2012-08-07 2014-04-14 한국전기연구원 고유전율을 갖는 복합 세라믹 유전체 조성물 및 그 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6911102B2 (en) 1999-08-09 2005-06-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Laminated type semiconductor ceramic element and production method for the laminated type semiconductor ceramic element
JP2008210907A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Tdk Corp 積層型サーミスタおよびその製造方法
WO2013065373A1 (ja) * 2011-11-01 2013-05-10 株式会社村田製作所 半導体セラミックおよびそれを用いたptcサーミスタ
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