JPS5832304A - 感湿誘電損失体素子 - Google Patents
感湿誘電損失体素子Info
- Publication number
- JPS5832304A JPS5832304A JP56129972A JP12997281A JPS5832304A JP S5832304 A JPS5832304 A JP S5832304A JP 56129972 A JP56129972 A JP 56129972A JP 12997281 A JP12997281 A JP 12997281A JP S5832304 A JPS5832304 A JP S5832304A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric loss
- moisture
- humidity
- sensitive
- sensitive dielectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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Ｂ ａ ” １０ ＊ Ｓ ’ Ｔ ｉ Ｏ
３＊ Ｂ ａ １−、Ｓ ｒ 、Ｔ ’Ｏ３（ただしＯ
＜、＜１）またはそれらのいずれか一つを主成分とする
感湿誘電損失体素子に関するものである。
３＊ Ｂ ａ １−、Ｓ ｒ 、Ｔ ’Ｏ３（ただしＯ
＜、＜１）またはそれらのいずれか一つを主成分とする
感湿誘電損失体素子に関するものである。
感湿誘電損失体素子、は湿度に敏感に感応し、湿度によ
ってその誘電損失（誘電正接）が変化する素子であり、
湿度の測定用素子や、湿度調節用のセンサとして用いる
ものである。周知のように、Ｆｅ２ｏ３やＡｌ２Ｏ３，
Ｃｒ２Ｏ３，Ｎｉ２Ｏ３などの金属酸化物は吸水性に優
れており、そのため、こ抗 のような性質を利用して感湿抵抗体素子が作製されてい
る。ところが、上記金属酸化物を使用した感湿抵抗体素
子は、全般的に抵抗が高く、水分の吸脱着現象により抵
抗変化があっても、これを電気的に精度よく検出するこ
とが困難なものである。
ってその誘電損失（誘電正接）が変化する素子であり、
湿度の測定用素子や、湿度調節用のセンサとして用いる
ものである。周知のように、Ｆｅ２ｏ３やＡｌ２Ｏ３，
Ｃｒ２Ｏ３，Ｎｉ２Ｏ３などの金属酸化物は吸水性に優
れており、そのため、こ抗 のような性質を利用して感湿抵抗体素子が作製されてい
る。ところが、上記金属酸化物を使用した感湿抵抗体素
子は、全般的に抵抗が高く、水分の吸脱着現象により抵
抗変化があっても、これを電気的に精度よく検出するこ
とが困難なものである。
すなわち、この種の素子は、たとえば、結露点の検出と
いった高湿度領域での応用に限られている。
いった高湿度領域での応用に限られている。
素子と測定の容易な抵抗値の素子とするためにこれまで
上記金属酸化物に、アルカリ金属系の物質、たとえば、
Ｎａ、Ｌｉなどの化合物を、添加混合することが試みら
れている。しかしながら、この方法では、抵抗の絶対値
は減少するものの、高湿度の状態ではアルカリ金属系化
合物が溶出し、感湿抵抗特性が変化する。このような理
由により、実際にこれを使用することはむずかしい。ま
た、これらの素子は、物理吸着した水のイオン伝導によ
り、感湿特性を得ているものである。たとえば、３ イオン化しやすい低濃度の成分を含む雰囲気に触 、
ねるだけで感湿抵抗特性が変化する。
上記金属酸化物に、アルカリ金属系の物質、たとえば、
Ｎａ、Ｌｉなどの化合物を、添加混合することが試みら
れている。しかしながら、この方法では、抵抗の絶対値
は減少するものの、高湿度の状態ではアルカリ金属系化
合物が溶出し、感湿抵抗特性が変化する。このような理
由により、実際にこれを使用することはむずかしい。ま
た、これらの素子は、物理吸着した水のイオン伝導によ
り、感湿特性を得ているものである。たとえば、３ イオン化しやすい低濃度の成分を含む雰囲気に触 、
ねるだけで感湿抵抗特性が変化する。
本発明は、かかる問題点を解決したもので、これまでの
感湿抵抗体とは異なる、新しい感湿誘電損失体素子を提
供するものである。
感湿抵抗体とは異なる、新しい感湿誘電損失体素子を提
供するものである。
すなわち、本発明にかかる素子は、ＢａＴｉＯ３゜Ｓ
ｒ Ｔ １Ｃ）２ 、 Ｂａ１−ｘＳ ｒ ｘＴ ｉ
０３ （ただしＯ＜ｘ＜１）、またはそれらのいずれか
を主成分とする磁器または薄膜に電極を付与すると、湿
度に応じて、電極間の誘電損失（誘電正接）が大きく変
化する現象を見出したものである。
ｒ Ｔ １Ｃ）２ 、 Ｂａ１−ｘＳ ｒ ｘＴ ｉ
０３ （ただしＯ＜ｘ＜１）、またはそれらのいずれか
を主成分とする磁器または薄膜に電極を付与すると、湿
度に応じて、電極間の誘電損失（誘電正接）が大きく変
化する現象を見出したものである。
本発明はこのような現象の発見にもとづくものであり、
その組成を選ぶことに、より、低湿度から高湿度にかけ
て高い感度を示す素子を得ることができる。相対湿度−
誘電圧接特性は、低湿度から高湿度までほぼ対数的に直
線である。
その組成を選ぶことに、より、低湿度から高湿度にかけ
て高い感度を示す素子を得ることができる。相対湿度−
誘電圧接特性は、低湿度から高湿度までほぼ対数的に直
線である。
本発明の素子を構成する磁器または薄膜は一種の誘電体
であり、その組成を選定することによって、湿度変化に
よる誘電正接値の変化が大きい素子を作ることができる
。しかも、上記成分は、ペロブスカイト形結晶構造の化
合物であり、その誘電正接の温度係数も小さい。本発明
の素子は、交流電圧印加により流れる電流と電圧の位相
差を、簡単な位相検出回路を用いることにより容易に相
対湿度０〜１００％の全湿度領域において湿度検知がで
きる。さらに、またその湿度応答性も早いものである。
であり、その組成を選定することによって、湿度変化に
よる誘電正接値の変化が大きい素子を作ることができる
。しかも、上記成分は、ペロブスカイト形結晶構造の化
合物であり、その誘電正接の温度係数も小さい。本発明
の素子は、交流電圧印加により流れる電流と電圧の位相
差を、簡単な位相検出回路を用いることにより容易に相
対湿度０〜１００％の全湿度領域において湿度検知がで
きる。さらに、またその湿度応答性も早いものである。
本発明にかかる素子の感応部は、通常の磁器製造技術ま
たは薄膜製造技術で簡単に製造することができるもので
ある。さらに、いわゆる金属酸化物であり、長期間大気
中に放置しておいても、その表面状態が変化しない。
たは薄膜製造技術で簡単に製造することができるもので
ある。さらに、いわゆる金属酸化物であり、長期間大気
中に放置しておいても、その表面状態が変化しない。
ＢａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３の両成分はペロブスカイト
形結晶構造の化合物であり、湿度変化に応じて誘電正接
の変化が一義的に決まる。そして、Ｂ ａ Ｔ ｉＯｓ
成分と８ ｒ Ｔ ｉ Ｏａ酸成分の組成比において、
低湿度領域から、、高湿度領域にわたり高い感度を得る
ことができる。□ 以下、本発明にかかる感湿誘電損失体素子の実施例につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。
形結晶構造の化合物であり、湿度変化に応じて誘電正接
の変化が一義的に決まる。そして、Ｂ ａ Ｔ ｉＯｓ
成分と８ ｒ Ｔ ｉ Ｏａ酸成分の組成比において、
低湿度領域から、、高湿度領域にわたり高い感度を得る
ことができる。□ 以下、本発明にかかる感湿誘電損失体素子の実施例につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。
第１図に本発明にかか゛る感湿誘電体素子の構造の一例
を示す。同図Ａは電極が全面電極を有するバルク型の素
子であり、箒４図Ｂは電極がくし型電極を有する薄膜型
の素子である。これら第１図Ａ、 Ｈの素子の感湿誘
電損失体は磁器であっても、あるいは膜であっても、本
質的な機能は同じである。なお、図Ａにおいて、１はバ
ルク型の感湿誘電損失体、２．３はその主面に形成され
た電極、４．６はリード端子である。図Ｂにおいて、６
は薄膜型の感湿誘電損失体、７はその支持基板、８゜９
は電極、１０．１１はリード端子である。
を示す。同図Ａは電極が全面電極を有するバルク型の素
子であり、箒４図Ｂは電極がくし型電極を有する薄膜型
の素子である。これら第１図Ａ、 Ｈの素子の感湿誘
電損失体は磁器であっても、あるいは膜であっても、本
質的な機能は同じである。なお、図Ａにおいて、１はバ
ルク型の感湿誘電損失体、２．３はその主面に形成され
た電極、４．６はリード端子である。図Ｂにおいて、６
は薄膜型の感湿誘電損失体、７はその支持基板、８゜９
は電極、１０．１１はリード端子である。
以下の説明では、第１図Ａのバルク型の素子を代表させ
て説明する。
て説明する。
まず、感湿誘電損失体素子の製造手順について述べる。
磁器の出発原料として、Ｔ １０２ 、 Ｂ ａ Ｃｏ
ａ 。
ａ 。
Ｓ ｒ ＣＯｓを用い、これらを所定の割合に配合し、
メノウボール入りポットミルで湿式混合した。得られた
混合物を乾燥させてから４０ｍＸ ４０＋ｎｘ １０ｒ
ｍｎの寸法に成形し、空気中において１２００℃で２時
間仮焼した。この仮焼物を粉砕して４叫＼４ｍｍＸ０’
、２５閣の寸法に成形して空気中において１２６０℃で
２時間焼成して磁器化させ、Ｂａ１−ｘ５Ｉ工Ｔ １０
ａ（ただし、ｘ＝０．０．２，０．４，０．６，０．
８．１）の磁器を得た。
メノウボール入りポットミルで湿式混合した。得られた
混合物を乾燥させてから４０ｍＸ ４０＋ｎｘ １０ｒ
ｍｎの寸法に成形し、空気中において１２００℃で２時
間仮焼した。この仮焼物を粉砕して４叫＼４ｍｍＸ０’
、２５閣の寸法に成形して空気中において１２６０℃で
２時間焼成して磁器化させ、Ｂａ１−ｘ５Ｉ工Ｔ １０
ａ（ただし、ｘ＝０．０．２，０．４，０．６，０．
８．１）の磁器を得た。
一方、上述の手順において、配合のときにＭｎＯ２を添
加し、Ｂ ａ ｏ 、ｅ Ｓ ｒ ｏ 、 ４ Ｔ １
０２９９ ・５重量部に対してＭ ｎ Ｏ２を０．５重
量部含む磁器素子を作った。同様にして、Ｍ ｎ ０２
が４重量係官まれている磁器素子を種々作製した。
加し、Ｂ ａ ｏ 、ｅ Ｓ ｒ ｏ 、 ４ Ｔ １
０２９９ ・５重量部に対してＭ ｎ Ｏ２を０．５重
量部含む磁器素子を作った。同様にして、Ｍ ｎ ０２
が４重量係官まれている磁器素子を種々作製した。
感湿誘電損失体が膜の場合、スノくツタリング法。
蒸着法、スクリーン印刷法などにより形成して同様に各
種組成の素子を得ることができる。
種組成の素子を得ることができる。
次に、前述のようにして得た感湿誘電損失体１の両面に
ＲｕＯ。ペースト電極を塗布し、８００℃で焼付で電極
２，３を形成した。なお、電極はｐｔ系、Ａｑ系、Ａｕ
系でもよい。小して、ｐｔ線をＲｕＯ２系ペーストを用
いて８ｏｏ℃で焼付けてリード端子４，６を設け、感湿
誘電損失体素子とする。
ＲｕＯ。ペースト電極を塗布し、８００℃で焼付で電極
２，３を形成した。なお、電極はｐｔ系、Ａｑ系、Ａｕ
系でもよい。小して、ｐｔ線をＲｕＯ２系ペーストを用
いて８ｏｏ℃で焼付けてリード端子４，６を設け、感湿
誘電損失体素子とする。
第２図は、前記によっ・て得られたＢ ａ Ｔ ｉＯ３
−８ｒ Ｔ ｉＯａ基磁器素子の相対湿度−誘電損失（
誘電種組成により、相対湿度−誘電正接の感度特性を自
由に変えることができ、しかも高感度特性を示す。
−８ｒ Ｔ ｉＯａ基磁器素子の相対湿度−誘電損失（
誘電種組成により、相対湿度−誘電正接の感度特性を自
由に変えることができ、しかも高感度特性を示す。
第３図は、同様にＭｎ Ｏ２を含むＢ ａ ｏ 、 ｅ
Ｓ ｉｏ、４Ｔ１０ｓ磁器素子の相対湿度−誘電損失（
誘電正接）の感度特性を示す。第３図より、Ｍ ｎ ０
２量が３重量％以下では、低湿度領域の感度特性が改善
されている。なお、Ｍ ｎ０２量が３重量％を越えると
、低湿度から高湿度領域にかけて全体の感度が低下し、
実用的でなくなる。したがって、Ｍ ｎ ０２量は３重
量％を上限とすることが望ましい。これは他の主成分組
成についても認められた。
Ｓ ｉｏ、４Ｔ１０ｓ磁器素子の相対湿度−誘電損失（
誘電正接）の感度特性を示す。第３図より、Ｍ ｎ ０
２量が３重量％以下では、低湿度領域の感度特性が改善
されている。なお、Ｍ ｎ０２量が３重量％を越えると
、低湿度から高湿度領域にかけて全体の感度が低下し、
実用的でなくなる。したがって、Ｍ ｎ ０２量は３重
量％を上限とすることが望ましい。これは他の主成分組
成についても認められた。
さらに、本発明の素子を相対湿度から結露（相対湿度１
ｏｏｔｌｂ）の湿度サイクルを１０５回繰返して試験し
た。その結果、湿度−誘電正接特性の変化量は、数チ以
内であり、きわめて安定なものであることを確認した。
ｏｏｔｌｂ）の湿度サイクルを１０５回繰返して試験し
た。その結果、湿度−誘電正接特性の変化量は、数チ以
内であり、きわめて安定なものであることを確認した。
また、湿度応答性については、相対湿度０〜１００％に
おいて、応答速度は数秒以内であり、きわめて速い。そ
して、従来の感湿抵抗特性を示すイオン伝導タイプとは
異なり、素子に吸着した水分そのものによる誘電損失の
変化であるため、きわめて安定で、しかも、各種の有機
ガスや酸性ガスなどに対し、安定した湿度検知が得られ
るものである。
おいて、応答速度は数秒以内であり、きわめて速い。そ
して、従来の感湿抵抗特性を示すイオン伝導タイプとは
異なり、素子に吸着した水分そのものによる誘電損失の
変化であるため、きわめて安定で、しかも、各種の有機
ガスや酸性ガスなどに対し、安定した湿度検知が得られ
るものである。
さらに、本発明において、Ｂ ａ Ｔ ＊ ＯｓやＳ
ｒ Ｔ ｉＯａ 。
ｒ Ｔ ｉＯａ 。
ＢａＴｉＯ３−５ｒＴｉＯ３系のみに限られるもノテな
く、これに、ＭｇＴｔｏ３．ＣａＴｉＯ３，ＫＴａＯ３
，ＰｂＨｆＯ３゜ＬｉＴａＯ３，ＬｉＮｂＯ３，Ｂａ１
ｒｎ３．ＣａＺｒＯ３゜５ｒＺｒｏ３．ＭｇＺｒｏ３．
ＰｂＺｒＯ３，ＮａＮｂＯ３゜ＫＮｂＯ３，ＰｂＴ ｉ
ｏ３．ＭｇＣｒ２Ｏ４などを１種または複数種加えると
、応答性がよく、特性劣化のきわめて少ない、高感度の
感湿誘電損失体素子を得ることができる。
く、これに、ＭｇＴｔｏ３．ＣａＴｉＯ３，ＫＴａＯ３
，ＰｂＨｆＯ３゜ＬｉＴａＯ３，ＬｉＮｂＯ３，Ｂａ１
ｒｎ３．ＣａＺｒＯ３゜５ｒＺｒｏ３．ＭｇＺｒｏ３．
ＰｂＺｒＯ３，ＮａＮｂＯ３゜ＫＮｂＯ３，ＰｂＴ ｉ
ｏ３．ＭｇＣｒ２Ｏ４などを１種または複数種加えると
、応答性がよく、特性劣化のきわめて少ない、高感度の
感湿誘電損失体素子を得ることができる。
以上に説明したように、本発明にかかる感湿誘電損失体
素子は、湿度−誘電正接特性を有する全く新しい感湿素
子であり、高安定性と高精度検知を行うことができ、産
業界にとって価値大なる感湿誘電損失体素子を提供する
。
素子は、湿度−誘電正接特性を有する全く新しい感湿素
子であり、高安定性と高精度検知を行うことができ、産
業界にとって価値大なる感湿誘電損失体素子を提供する
。
第１図ｆＡ）、 （Ｂ）は、それぞれ本発明にかかる感
湿型正接特性の感度との関係を示す図である。 １．７・・・・・・感湿誘電損失体、２，３，８．９・
・ 電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名畠１
図 蘂 ２１１ 朝封渫洟（％） １３図 １’Ｈ（％）
湿型正接特性の感度との関係を示す図である。 １．７・・・・・・感湿誘電損失体、２，３，８．９・
・ 電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名畠１
図 蘂 ２１１ 朝封渫洟（％） １３図 １’Ｈ（％）
Claims (2)
- （１） ＢａＴｉ０ 、ＳｒＴｉＯ３，Ｂａ１−、Ｓ
ｒ、ＴｉＯ３（ただしｏ＜”＜’）＊ またはそれを
主成分とする磁器または膜に電極を設けたことを特徴と
する感湿誘電損失体素子。 - （２） Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏ、Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏ、
またはＢａ１−！５ｒｘＴｉｅ３３ ３ （ただし０（ｘ（１）を主成分とし、３重量％を越えな
い量のＭｎＯを含む磁器または膜に電極を設けたことを
特徴とする感湿誘電損失体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56129972A JPS5832304A (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | 感湿誘電損失体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56129972A JPS5832304A (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | 感湿誘電損失体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5832304A true JPS5832304A (ja) | 1983-02-25 |
| JPH0237046B2 JPH0237046B2 (ja) | 1990-08-22 |
Family
ID=15022984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56129972A Granted JPS5832304A (ja) | 1981-08-19 | 1981-08-19 | 感湿誘電損失体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832304A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5658202A (en) * | 1979-10-17 | 1981-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor and temperature moisture detector |
-
1981
- 1981-08-19 JP JP56129972A patent/JPS5832304A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5658202A (en) * | 1979-10-17 | 1981-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor and temperature moisture detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237046B2 (ja) | 1990-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4357426A (en) | Humidity sensitive ceramics | |
| JPS5832304A (ja) | 感湿誘電損失体素子 | |
| JPH0572157A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH05302908A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH0378761B2 (ja) | ||
| JPS5832303A (ja) | 感湿誘電損失体素子 | |
| JPH0552795A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH04212049A (ja) | 感湿誘電損失体素子 | |
| JPS6327841B2 (ja) | ||
| JPS587041B2 (ja) | 相対湿度用感湿抵抗素子 | |
| JPH0552793A (ja) | 感湿素子 | |
| JPS5826641B2 (ja) | 温度・湿度検出素子 | |
| JPH04238260A (ja) | 感湿素子 | |
| KR840000260B1 (ko) | 감습소자 | |
| JPH05142183A (ja) | 感湿素子 | |
| JPH04359141A (ja) | 感湿素子 | |
| JPS635882B2 (ja) | ||
| JPS6252921B2 (ja) | ||
| JP2898730B2 (ja) | 感湿素子 | |
| JPS6235058B2 (ja) | ||
| JPH0552794A (ja) | 感湿素子 | |
| JP2959122B2 (ja) | 感湿素子 | |
| JPS63250801A (ja) | 湿度検知素子 | |
| JPH11281606A (ja) | 感湿抵抗材料及びそれを用いた湿度センサ | |
| JPS5811082B2 (ja) | 温度湿度検出素子 |