JPS5818901A - 電圧非直線抵抗磁器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧非直線抵抗磁器、さらに詳しくは過電圧
保護用素子として用いられる酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成
分とした電圧非直線抵抗磁器に関する。

従来、電子機器、電気機器の過電圧保護を目的として、
それぞれ炭化珪素、セレン珪素又はＺｎＯを主成分とし
たバリスタが利用されている。中でも、ＺｎＯを主成分
としたバリスタは、一般に制限電圧が低く、電圧非直線
係数が大きいなどの特徴を有しているため、半導体素子
のような過電流耐量の小さいもので構成される機器の過
電圧に対す□る保護に適しているので、炭化珪素よりな
るバリスタなどに代って広く利用されるようになった。

また、ＺｎＯを主成分とし、副成分としてプラセオジム
゛（Ｐｒ）及びコバル）（Ｃｏ）を元素又は化合物の形
で添加して焼成することにより製造される電圧非直線抵
抗磁器が電圧非直線性に優れていること、そして更にこ
のような抵抗磁器にルビジウム（Ｒｂ　）及びクロム（
Ｃｒ）を添加することにより動作開始電圧の周囲温度に
対する安定性を向上させ得ることが知られている。

しかし、このような電圧非直線抵抗磁器においては、課
電時の漏れ電流が比較的大きいという欠点がある。した
がって、実用上は、これらの優れた電圧非直線性、周囲
温度に対する特性の安定性の他に、できるだけ課電時の
漏れ電流が小さいことが望まれるのである。

したがって、本発明は、課電時の漏れ電流を更に低減さ
せ、しかも一層好適な特性を付与された電圧非直線抵抗
磁器を提供することを目的とする。

ここに、本発明者は、　ＺｎＯを主成分とし、副成分と
してＰｒ＋Ｃｏ５Ｒｂ及びＣｒを添加してなる従来技術
の電圧非直線抵抗磁器に、更に副成分としてマクネシウ
ム（Ｍｇ）及びカルシウム（Ｃａ　）　（Ｄ少７’、Ｃ
くとも一方を添加することにより、動作開始電圧の温度
に対する安定性を保持した上で、漏れ電流が更に低減さ
れ且つ非直線特性も良好な電圧非直線抵抗磁器が得られ
ることを見出し、本発明を完成した。

しかして、本発明によれば、ＺｎＯ’ｉ主成分とし、副
成分としてＰｒ、Ｃｏ、Ｒｈ及びＣ「を含む電圧非直線
抵抗磁器において、更に副成分１としてＭｇ及びＣａの
少くとも一方を添加したことを特徴とする電圧非直線抵
抗磁器が提供される。

本発明の更に好ましい具体例によれば、　ＺｎＯを主成
分とし、副成分としてＰｒ、Ｃｏ、Ｒｈ及びＣｒの他に
ｓ　Ｍｇ及びＣａの少なくとも一方を、Ｐｒが０．１〜
５原子％、ｃｏが０．５〜５原子％、　ＦＬｂが０．０
５〜０．５原子％、Ｃｒが０．０５〜０．５原子％、Ｍ
ｇが０．０１〜２原子％、Ｃａが０．０１〜２原子％で
あるような量で含む電圧非直線抵抗磁器が提供される０ ここで原子％とは、所定の抵抗磁器を製造するために配
合された原料組成物中の各成分金属元素の原子数の総和
に対する添加金属元素の原子数の百分率を意味する。

本発明に従う電圧非直線抵抗磁器は、一般には、添加成
分の金属又は化合物の混合物を酸素含有雰囲気下に高温
で焼成し焼結させることによって製造される。

通常、添加成分は金属酸化物の形で添加されるが、焼成
過程で酸化物になり得る化合物、例えば炭酸塩、水酸化
物、弗化物なども用いることができ、或いは単体元素の
形で用いて焼成過程で酸化物にすることもできる。

特に好ましい方法によれば、本発明の電圧非直線抵抗磁
器は、ＺｎＯ粉末に添加成分金属又はその化合物の粉末
を十分に混合し、焼成前に空気中で５００〜１０００℃
で数時間仮焼し、仮焼物を十分に粉砕し、所定の形状に
成形し、次いで空気中で１２００〜１４００℃程度の温
度で数時間焼成することにより製造される。１２００℃
より低い焼成温度では焼結が不十分で、特性が不安定で
ある。また、１４００℃より高い温度では均質な焼結体
を得ることが困難となり、非直線性が低下し、特性の制
御などの再現性に難点があり、実用に供する製品を得が
たい。

ここで、本発明をさらに例示するために実施例を示す〇 実施例 ＺｎＯ粉末にＰｒ６０Ｈ、Ｃｏ３０４　、　Ｒｂ２　Ｃ
Ｏ３＋　Ｃｒｚ　Ｏ３並びにＭｇＯ及び（又は）　Ｃａ
Ｏ粉末を後記の表に記載の所定の原子％に相当する量で
添加し、十分に混合した後、５００〜１０００℃で数時
間仮焼した。

次いで仮焼物を十分に粉砕し、金型を用いて直径１７ｍ
の円板状に成形して１２００〜１４００℃で空気中で１
時間焼成して焼結磁器を得た。このようにして得られた
磁器を厚さ２簡の試料に研磨し、その両面に電極を焼付
けて素子を作り、その電気的特性を測定した。

電気的特性としては、５℃において素子に１ｍＡの電流
を流したときの動作開始電圧Ｖ１ｍＡ、　　２５℃にお
ける非直線係数α、　ＶｌｍＡの５℃と８５℃との間の
変化率ΔｖＩ／ｖｌ並びに０．９　Ｘ　ＶｔｍＡの直流
電圧における漏れ電流ＩＬを求めた。非直線係数αは、
素子の電流■の電圧Ｖに対する変化を次式に近似したと
きに得られる。

Ｖ　α ■＝（−Ｃ−） ここで、Ｃは、電流密度が１ｍＡ／ｃ＋＋ｆのときの素
子１■当りの電圧である。

磁器の配合組成を種々変えたときの電気的特性の測定結
果を゛後記の表に示す。

表に示した配合組成は、配合された原料中の各成分金属
元素の原子数の総和に対する添加元素の原子数の比から
算出される原子％ゼ示されている。

表に示す試料風１は、ＺｎＯにＰｒ、Ｃｏ、Ｒｂ及びＣ
ｒ　のみを添加して製造された従来の磁器に相当し、そ
の漏れ電流ＩＬは６０μ人である０本発明の目的である
漏れ電流が小さくて６０μＡ未満の試料は、表から翫３
〜８．１１〜１３．１６〜１８．２１〜２３．２５〜３
１．３３〜３９．４２〜４８．５１〜５７である。した
がって、Ｐｒは０．１〜５原子％、ｃｏは０．５〜５原
子％、Ｒｈは０．０５〜０．５原子％、Ｃｒ　ｌｄ　０
．０５〜０．５原子％、Ｍｇは０．０１〜２原子％、Ｃ
ａは０．０１〜２原子％の範囲内で添加する必要がある
ことがわかる。

特にｓ　ＭｇとＣａを同時に添加すると、漏れ電流■Ｌ
の減少は、Ｍｇ、Ｃａを単独で添加した場合に比べて著
しいことがわかる。

以上、表から明らかなように、副成分としズのＰｒ、　
Ｃｏ、　Ｒｂ、　Ｃｒ系にＭｇ、Ｃａを添加することに
より漏れ電流ＩＬが相当に低減する。これは、ＺｎＯに
Ｐｒ、　Ｃｏ、　Ｒｈ、　Ｃｒ、　Ｍｇ、　Ｃａが共存
して初めて達成されるものである。これらの成分を単独
で添加すると、電圧非直線性は極めて悪く、はぼオーミ
ックな特性しか得られない０ 上述し大ように、本発明の電圧非直線黴抗Ｉｍｓ社、動
作−始電圧Ｏ温度に対する安定性管保持した上で、ＩＩ
電電時漏れ電流が低減され五つ非直−４１性も嵐好であ
夛、したがってバリスタとして極めて有効に使用するこ
とができる０ □□□□□□□□□□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）酸化亜鉛を主成分としこれに副成分としてプラセオ
   ジム、コバルト、ルビジウム、クロムのほかにマグネシ
   ウムおよびカルシウムの少くとも一方を元素または化合
   物の形でそれぞれ元素に換算してプラセオジムは０，１
   〜０．５原子％、コバルトは０．５〜５．０原子％、ル
   ビジウムは０．０５〜０．５原子％、クロムは０．０５
   〜０．５原子％、マグネシウムは０．０１〜２．０原子
   ％、カルシウムは０．０１〜２．０ｉ子％の範囲で添加
   し焼成してなることを特徴とする電圧非直線抵抗磁器。