JPS583363B2 - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
- Publication number
- JPS583363B2 JPS583363B2 JP53015643A JP1564378A JPS583363B2 JP S583363 B2 JPS583363 B2 JP S583363B2 JP 53015643 A JP53015643 A JP 53015643A JP 1564378 A JP1564378 A JP 1564378A JP S583363 B2 JPS583363 B2 JP S583363B2
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- Japan
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- mol
- voltage
- nonlinear resistor
- zno
- current
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- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明に、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体に
関する。
関する。
従来から、電力系統接続機器などを、例えば落雷または
系統の切換えなどにより起り得る異状高電圧から保護す
るためにサージ・アブソーバ、避雷器等が使用されてき
た。
系統の切換えなどにより起り得る異状高電圧から保護す
るためにサージ・アブソーバ、避雷器等が使用されてき
た。
これには一般に次の式で示される非直線電圧電流特性を
もつ抵抗体が使われている。
もつ抵抗体が使われている。
I=(V/C)α
ここでVは印加電圧、■はこの電圧Vの印加により流れ
る電流、Cは通常の抵抗体の抵抗値に相当する量(非直
線抵抗)、αは電圧非直線指数である。
る電流、Cは通常の抵抗体の抵抗値に相当する量(非直
線抵抗)、αは電圧非直線指数である。
一般に従来の避雷器は電圧非直線指数αが3〜7の炭化
硅素SiCを主原料とする電圧非直線抵抗体(以下、S
iC系非直線抵抗体と称する)を用いていたが、常時課
電電圧における漏洩電流を制限するには不十分なため直
列に放電ギャップを接続するようにしていた。
硅素SiCを主原料とする電圧非直線抵抗体(以下、S
iC系非直線抵抗体と称する)を用いていたが、常時課
電電圧における漏洩電流を制限するには不十分なため直
列に放電ギャップを接続するようにしていた。
最近、SiC系非直線抵抗体よりもすぐれた特性をもつ
酸化亜鉛ZnOを主成分とする酸化物焼結体の電圧非直
線抵抗体が開発された。
酸化亜鉛ZnOを主成分とする酸化物焼結体の電圧非直
線抵抗体が開発された。
その詳細は、例えば、シャパニーズ・ジャーナル・オプ
・アブライト・フィジクス誌、1971年6 月号、7
36〜746号掲載の論文に記載されている。
・アブライト・フィジクス誌、1971年6 月号、7
36〜746号掲載の論文に記載されている。
このZnO系電圧非直線抵抗は、小電流領域における非
直線特性が急峻で、かつ、大電流領域に到るまで鋭い立
上りをもつため、従来のSiC系非直線抵抗体を用いた
避雷器よりもすぐれた避雷器を作ることができるように
なった。
直線特性が急峻で、かつ、大電流領域に到るまで鋭い立
上りをもつため、従来のSiC系非直線抵抗体を用いた
避雷器よりもすぐれた避雷器を作ることができるように
なった。
しかし、従来のZnO系非直線抵抗体に、常時課電電圧
に対する漏洩電流の増加が大きく、かつ、衝撃電流によ
る電圧降下が大きい。
に対する漏洩電流の増加が大きく、かつ、衝撃電流によ
る電圧降下が大きい。
更に制限電圧比特性(一般には1mAが流れた場合の非
直線抵抗体の端子電圧圧V1mAと他の値の電流が流れ
た場合の同一非直線抵抗体の端子間電圧の比で大電流領
域における電圧の非直線性を示したもの)が満足すべき
ものではなかった。
直線抵抗体の端子電圧圧V1mAと他の値の電流が流れ
た場合の同一非直線抵抗体の端子間電圧の比で大電流領
域における電圧の非直線性を示したもの)が満足すべき
ものではなかった。
そこで衝撃電流耐量特性と制限電圧比特性を改善するた
めに、ZnO主原料に対する添加成分の配合を変える方
法、例えば特定の成分を微量添加したり配合量を増減し
たりする方法をとってきた。
めに、ZnO主原料に対する添加成分の配合を変える方
法、例えば特定の成分を微量添加したり配合量を増減し
たりする方法をとってきた。
しかしながら、常時課電電圧に対する漏洩電流増加率を
小さく押えるような配合組成に変えたZnO系非直線抵
抗体では寿命を延ばすことができるが、逆に衝撃電流耐
量特性や制限電圧比特性が低下する傾向がある。
小さく押えるような配合組成に変えたZnO系非直線抵
抗体では寿命を延ばすことができるが、逆に衝撃電流耐
量特性や制限電圧比特性が低下する傾向がある。
そのため、このZnO系非直線抵抗体は特性の点である
程度制限を受けた避雷器にしか適用できなかった。
程度制限を受けた避雷器にしか適用できなかった。
本発明の目的は、従来のZnO系非直線抵抗体の欠点を
除去した、高性能高信頼のギャップなし避雷器用のZn
O系非直線抵抗体を提供するにある。
除去した、高性能高信頼のギャップなし避雷器用のZn
O系非直線抵抗体を提供するにある。
ZnO系非直線抵抗体は、酸化亜鉛に酸化ビスマス、酸
化コバルト、酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化クロ
ム、2酸化けい素等を加え1000℃以上で焼結して得
られる焼結体であり、その内部は酸化亜鉛を主成分とす
る結晶粒子、その他の添加成分を含む粒界層及び各構成
部分を含むスピネル層からなっている。
化コバルト、酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化クロ
ム、2酸化けい素等を加え1000℃以上で焼結して得
られる焼結体であり、その内部は酸化亜鉛を主成分とす
る結晶粒子、その他の添加成分を含む粒界層及び各構成
部分を含むスピネル層からなっている。
この非直線抵抗体の電圧非直線性は、主にZnO結晶粒
子と粒界層の界面における電気特性に基づくものである
と考えられ、これらの層に不純物としてどのような原子
(イオン)を含むかによって非直線性は左右される。
子と粒界層の界面における電気特性に基づくものである
と考えられ、これらの層に不純物としてどのような原子
(イオン)を含むかによって非直線性は左右される。
また焼結時結晶粒子から拡散する多量のZnイオンはス
ピネル層と粒界層に存在し、この間でのZnイオンの挙
動が非直線抵抗値,および非直線性に影響すると考えら
れる。
ピネル層と粒界層に存在し、この間でのZnイオンの挙
動が非直線抵抗値,および非直線性に影響すると考えら
れる。
これらの構造をもつ焼結体に常時電圧が印加されると漏
洩電流が次第に増加するが、この増加があまり著しくな
い程度で電圧の印加をやめ、その非直線抵抗体の電圧電
流特性を測定すると、非直線抵抗体内に分極現象が見ら
れる。
洩電流が次第に増加するが、この増加があまり著しくな
い程度で電圧の印加をやめ、その非直線抵抗体の電圧電
流特性を測定すると、非直線抵抗体内に分極現象が見ら
れる。
このことから、電気特性に寄与している層に分極されに
くい構造をもつ相を生成させることにより漏洩電流増加
率の小さい非直線抵抗体が得られることが判明した。
くい構造をもつ相を生成させることにより漏洩電流増加
率の小さい非直線抵抗体が得られることが判明した。
寿命特性をよくする1つの方法にZnOをはじめとする
配合成分に、さらに種々のガラスを種々の方法で微量添
加含有させる方法があったが、同時に制限電圧比特性及
び衝撃電流耐量特性の低下現象を伴うため、従来はギャ
ップなし避雷器用素子としては不適であると考えられる
。
配合成分に、さらに種々のガラスを種々の方法で微量添
加含有させる方法があったが、同時に制限電圧比特性及
び衝撃電流耐量特性の低下現象を伴うため、従来はギャ
ップなし避雷器用素子としては不適であると考えられる
。
本発明者は、ZnO系非直線抵抗体の寿命特性、衝撃電
流耐量特性および制限電圧比特性が改良されたZnO系
非直線抵抗体の配合組成を見いだすため種々研究した。
流耐量特性および制限電圧比特性が改良されたZnO系
非直線抵抗体の配合組成を見いだすため種々研究した。
その結果、ニッケル、バリウムのうち少くとも1つを塩
または酸化物の形でZnO系非直線抵抗体に添加すると
、常時課電電圧に対する漏洩電流増加率が非常に小さく
、かつ、小電流領域から大電流領域にわたってすぐれた
電圧非直線性をもつZnO系非直線抵抗体が得られるこ
とがわかった。
または酸化物の形でZnO系非直線抵抗体に添加すると
、常時課電電圧に対する漏洩電流増加率が非常に小さく
、かつ、小電流領域から大電流領域にわたってすぐれた
電圧非直線性をもつZnO系非直線抵抗体が得られるこ
とがわかった。
本発明は、この事実に基づくもので以下に本発明の一実
施例を図面と共に詳述する。
施例を図面と共に詳述する。
この発明においては、純度99%以上のZnOを96.
75モル%、Bi2O3を0.5モル%,Co2O3を
0.5モル%,MnO2を0.5モル%、Sb2O3を
1.0モル%、Cr2O3を0.5モル5,SiO2を
0.2モル%,B2O3を0.05モル%を秤量して基
本配合とし、更にこの原料に+2価の金属たとえばニッ
ケル、バリウムおよび鉛の各酸化物NiO:BaOのう
ち少なくとも1つを0.01〜5.0モル%秤量し、ボ
ールミルで混合して混合スラリーを得た。
75モル%、Bi2O3を0.5モル%,Co2O3を
0.5モル%,MnO2を0.5モル%、Sb2O3を
1.0モル%、Cr2O3を0.5モル5,SiO2を
0.2モル%,B2O3を0.05モル%を秤量して基
本配合とし、更にこの原料に+2価の金属たとえばニッ
ケル、バリウムおよび鉛の各酸化物NiO:BaOのう
ち少なくとも1つを0.01〜5.0モル%秤量し、ボ
ールミルで混合して混合スラリーを得た。
こうして得られた混合スラリーを乾燥し700〜950
℃で仮焼し(なお、仮焼は省略してもよい)、(バイン
ダPVA5%水溶液)を加え、円板状に加圧成形した。
℃で仮焼し(なお、仮焼は省略してもよい)、(バイン
ダPVA5%水溶液)を加え、円板状に加圧成形した。
その後、1100〜1300℃で焼成し、得られた焼結
体(直径30mm)を厚さ5mmに研摩した後、直径2
7mmの銀電極を焼きつけて電圧非直線抵抗体を形成し
た。
体(直径30mm)を厚さ5mmに研摩した後、直径2
7mmの銀電極を焼きつけて電圧非直線抵抗体を形成し
た。
こうして得られた電圧非直線抵抗体の電流特性を第1図
に示し、第2図は75℃の恒温槽中でV1.0mA(1
.0mAを電圧非直線抵抗体に流した場合の印加電圧)
の85%を電圧非直線に印加した時の漏洩電流の変化を
示す。
に示し、第2図は75℃の恒温槽中でV1.0mA(1
.0mAを電圧非直線抵抗体に流した場合の印加電圧)
の85%を電圧非直線に印加した時の漏洩電流の変化を
示す。
また、第3図は衝撃電流耐量特性を8×20μs10K
Aの電流印加後の電圧変化率として示したものである。
Aの電流印加後の電圧変化率として示したものである。
各図において、実線aは基本配合の試料の特性を示し、
鎖線bは、aの配合に更にBaOを0.1モル%添加し
た試料の特性、一点鎖線Cはaの配合にNiOを0.5
モル%添加した試料の特性を示し、その他製造条件は実
施例と同じである。
鎖線bは、aの配合に更にBaOを0.1モル%添加し
た試料の特性、一点鎖線Cはaの配合にNiOを0.5
モル%添加した試料の特性を示し、その他製造条件は実
施例と同じである。
第2図および第3図から明らかなように、b、cに示す
特性を有する配合の試料は、aで示す基本配合の試料に
比べて寿命特性および衝撃電流耐量特性が改良されてい
る。
特性を有する配合の試料は、aで示す基本配合の試料に
比べて寿命特性および衝撃電流耐量特性が改良されてい
る。
特に、第3図のcに示す如く基本配合にNiOを0.5
モル%添加した試料は衝撃電流耐量特性が著しく改良さ
れている。
モル%添加した試料は衝撃電流耐量特性が著しく改良さ
れている。
さらに、第1図から明らかなようにbに示すものに電圧
電流特性が改良されている。
電流特性が改良されている。
したがって、本実施例による電圧非直線抵抗素子は、ギ
ャツプなし避雷器用の電圧非直線抵抗体に要望される特
性を満足させるものである。
ャツプなし避雷器用の電圧非直線抵抗体に要望される特
性を満足させるものである。
第4図はZnO系非直線抵抗体の微細構造を示すもので
、ZnOは酸化亜鉛結晶粒子、Sはスピネル層、Bはこ
れらの酸化亜鉛粒子ZnOとスピネル層Sとの粒界層で
ある。
、ZnOは酸化亜鉛結晶粒子、Sはスピネル層、Bはこ
れらの酸化亜鉛粒子ZnOとスピネル層Sとの粒界層で
ある。
このようなZnO系非直線抵抗体において、第1図〜第
3図に示すような優れた特性が得られるのはZnOとB
i2O3をはじめとする各添加成分によって構成される
焼結体においてイオン半径の大きいBaOが粒界層Bに
固溶して微細構造の強化を図るので、特に衝撃電流耐量
特性を非常に良くし、またNi2+についてはスピネル
層S中の+3価の金属イオンと置換して、その結果析出
した3価のイオンが粒界層Bに固溶してこの層の強化を
図るからと考えられる。
3図に示すような優れた特性が得られるのはZnOとB
i2O3をはじめとする各添加成分によって構成される
焼結体においてイオン半径の大きいBaOが粒界層Bに
固溶して微細構造の強化を図るので、特に衝撃電流耐量
特性を非常に良くし、またNi2+についてはスピネル
層S中の+3価の金属イオンと置換して、その結果析出
した3価のイオンが粒界層Bに固溶してこの層の強化を
図るからと考えられる。
以上のことは微細構造観察により確認されている。
本実施例では前述の配合割合を用いたが、添加成分の有
効な添加量範因は、ビスマス、コバルト、マンガン、ア
ンチモン、クロム、けい素、およびほう素をそれぞれ酸
化物Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3,
Cr2O3,SiO2およびB2O5の形に換算して、
それぞれ、0.1〜3.0モル%,0.05〜3,0モ
ル%,0.05〜3.0モル%,0.1〜5モル%,0
.02〜3.0モル%,0.05〜5.0モル%,およ
び0.001〜1.0モル%であり、更に添加成分とし
てニッケル、バリウムのうち少なくとも1つを酸化物N
iO、BaO、の形で換算して0.01〜5.0モル%
,塩又は酸化物で添加したものである。
効な添加量範因は、ビスマス、コバルト、マンガン、ア
ンチモン、クロム、けい素、およびほう素をそれぞれ酸
化物Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3,
Cr2O3,SiO2およびB2O5の形に換算して、
それぞれ、0.1〜3.0モル%,0.05〜3,0モ
ル%,0.05〜3.0モル%,0.1〜5モル%,0
.02〜3.0モル%,0.05〜5.0モル%,およ
び0.001〜1.0モル%であり、更に添加成分とし
てニッケル、バリウムのうち少なくとも1つを酸化物N
iO、BaO、の形で換算して0.01〜5.0モル%
,塩又は酸化物で添加したものである。
これらの添加量の範囲外になると、第1図〜第3図のb
、cのような特性は得られない。
、cのような特性は得られない。
なお、上述の実施例ではニッケル、バリウム、の少なく
とも1つを酸化物の形で添加した場合について述べたが
、本発明ではそのほかニッケル、バリウム、を各種塩の
形で添加しても同様の効果が得られた。
とも1つを酸化物の形で添加した場合について述べたが
、本発明ではそのほかニッケル、バリウム、を各種塩の
形で添加しても同様の効果が得られた。
以上説明したように本発明によれば、小電流領域から大
電流領域にわたって優れた電圧非直線性を有し、しかも
寿命特性及び衝撃電流耐量特性の優れた電圧非直線抵抗
体が得られる。
電流領域にわたって優れた電圧非直線性を有し、しかも
寿命特性及び衝撃電流耐量特性の優れた電圧非直線抵抗
体が得られる。
第1図は本発明の一実施例に係る電圧非直線抵抗本の電
圧−電流特性線図、第2図は同じく課電時間−漏洩電流
の変化の度合を示す特性線図、第3図は同じく衝撃電流
耐量特性線図、第4図は電圧非直線抵抗体の内部微細構
造図である。
圧−電流特性線図、第2図は同じく課電時間−漏洩電流
の変化の度合を示す特性線図、第3図は同じく衝撃電流
耐量特性線図、第4図は電圧非直線抵抗体の内部微細構
造図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 酸化亜鉛を主成分とし、添加成分としてビスマス、
コバルト、マンガン、アンチモン、クロム、けい素およ
びほう素を、それぞれ、Bi2O3,CO2O3,Mn
O2,Sb2O3,Cr2O3,SiO2およびB2O
5の形に換算して、それぞれ0.1〜3.0モル%,0
.05〜3.0モル%, 0.05〜3.0モル%,0
.1〜5.0モル%,0.02〜3.0モル%,0.0
5〜5.0モル%および0.001〜1.0モル%配合
した原料に、ニッケルおよびバリウムの少なくとも1つ
をNiO,BaOの形で換算して0.01〜5.0モル
%,塩又は酸化物で添加混合して焼結してなる電圧非直
線抵抗体。 2 前記焼結が1100〜1300℃で行なわれた特許
請求の範囲第1項記載の電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53015643A JPS583363B2 (ja) | 1978-02-14 | 1978-02-14 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53015643A JPS583363B2 (ja) | 1978-02-14 | 1978-02-14 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54108294A JPS54108294A (en) | 1979-08-24 |
JPS583363B2 true JPS583363B2 (ja) | 1983-01-21 |
Family
ID=11894387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53015643A Expired JPS583363B2 (ja) | 1978-02-14 | 1978-02-14 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS583363B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114907111A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-16 | 吉林昱丰电气科技有限公司 | 一种高能高残压比非线性器件及其制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5371257A (en) * | 1976-12-07 | 1978-06-24 | Nippon Electric Co | Voltage nonlinear resistor |
-
1978
- 1978-02-14 JP JP53015643A patent/JPS583363B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5371257A (en) * | 1976-12-07 | 1978-06-24 | Nippon Electric Co | Voltage nonlinear resistor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS54108294A (en) | 1979-08-24 |
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