JPS5842219A - Composite function element - Google Patents
Composite function elementInfo
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- JPS5842219A JPS5842219A JP56140209A JP14020981A JPS5842219A JP S5842219 A JPS5842219 A JP S5842219A JP 56140209 A JP56140209 A JP 56140209A JP 14020981 A JP14020981 A JP 14020981A JP S5842219 A JPS5842219 A JP S5842219A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、チタン酸ストロンチウム系半導性磁器に酸化
アルミニウムを微量含有させて得られる焼結体自身が電
圧非直線性を有し、かつきわめて大きな誘電率を有する
複合機能素子に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a composite material in which a sintered body obtained by incorporating a trace amount of aluminum oxide into strontium titanate-based semiconducting porcelain has voltage nonlinearity and has an extremely large dielectric constant. It relates to functional elements.
従来、電圧非直線抵抗を有するセラミックスとして8i
Cバリスタや酸化亜鉛を主成分とするバリスタがある。Conventionally, 8i was used as a ceramic with voltage non-linear resistance.
There are C varistors and varistors whose main ingredient is zinc oxide.
かかるバリスタは電流I−電電圧時特性近似的に
I=(V/Q)α
で表わされるものである。ここで、Cはバリスタ固有の
定数であり、αは電圧非直線指数である。Such a varistor has a current I-voltage characteristic approximately expressed by I=(V/Q)α. Here, C is a constant specific to the varistor, and α is a voltage nonlinear index.
8iCバリスタはSiC粒子間の接触バリアを利用した
ものであり、αは2〜7程度である。また酸化亜鉛バリ
スタは\酸化亜鉛(ZnO)にBi2O,。The 8iC varistor utilizes a contact barrier between SiC particles, and α is about 2 to 7. Zinc oxide varistors are made of zinc oxide (ZnO) and Bi2O.
Coo、MnO2,8b203等を微量添加して焼成し
たことによシ得られる素子であり、その電圧非直線指数
αが50にもおよぶ素子である。このような素子は高電
圧吸収に優れた性能を有しているので、電子機器の電圧
安定化や異常高電圧(サージ)からの保護の目的で使用
されている。This is an element obtained by adding a small amount of Coo, MnO2, 8b203, etc. and firing it, and its voltage nonlinearity index α is as high as 50. Since such elements have excellent performance in absorbing high voltages, they are used for voltage stabilization of electronic devices and protection from abnormal high voltages (surges).
しかしながら、このような従来のバリスタは誘電率が小
さく、また誘電損失角−δが5〜10チと大きいため、
もっばらバリスタの用途にしか利用し得ない。However, such conventional varistors have a small dielectric constant and a large dielectric loss angle -δ of 5 to 10 inches, so
It can only be used for barista purposes.
一方、従来大きな誘電率(正確には見かけの誘電率)を
有する粒界層型半導体磁器コンデンサ素子は、チタン酸
バリウム、チタン酸ストロンチウム等O半導体磁器粒界
を再酸化または原子価補償することにより絶縁化して得
られる素子である。On the other hand, conventional grain boundary layer type semiconductor ceramic capacitor elements with a large dielectric constant (more precisely, apparent dielectric constant) have been developed by reoxidizing or valence-compensating the grain boundaries of O semiconductor ceramics such as barium titanate and strontium titanate. This is an element obtained by insulation.
この素子の見かけの誘電率は5〜6万にも達するもので
ある。また、組成や条件を適当に選べば一δも1チ内外
で、小型大容量のコンデンサとして利用されている。し
かしながら、11xlム以上の電流が素子を通過すると
破壊され、コンデンサとしての機能をなくする。The apparent dielectric constant of this element reaches 50,000 to 60,000. In addition, if the composition and conditions are appropriately selected, a capacitor of 1 δ can be used as a small capacitor with a large capacity. However, when a current of 11xlm or more passes through the element, it is destroyed and loses its function as a capacitor.
本発明の素子は上述の2つの素子の機能を同時に具備す
る画期的な複合機能素子である。すなわち、高電圧では
バリスタとして高電圧電流を通し、低電圧ではコンデン
サとして異常周波数帯域電流を通す複合機能を有する素
子である。The device of the present invention is an epoch-making multifunctional device that simultaneously has the functions of the two devices described above. That is, it is an element having a complex function of passing high voltage current as a varistor at high voltage and passing abnormal frequency band current as a capacitor at low voltage.
さて、最近の電気・電子機器はきわめて高度な制御を要
するようになり、産業用はもとよシ、マイクロコンピュ
ータの応用により、民生磁器もきわめて高精度を要求さ
れるようになってきた。そして、マイクロコンピュータ
等を構成するロジック回路はパルス信号により動作する
ため、必然的にノイズに影響されやすいという欠点があ
る。このため電子計算機、バンキングマシン、交通制御
機器等は、ノイズあるいはサージにより一旦誤動作、破
損を起すと社会的問題にもなる。このような問題の対策
として、従来よりノイズフィルタが使用されてきた。ノ
イズとは電子機器を動作させる時の目的とする信号電圧
以外の妨害電圧のことであり、人工的に発生するものむ
自然現象により発生するものとに分けられる。そして、
このようなノイズをコイルとコンデンサを組み合せた回
路で除去していた。しかしながら、人工的に発生するノ
イズでは特に送電線の遮断器によるもの、自然現象によ
るノイズでは特に雷サージによるもの等は、ノイズの基
本周波数が低く6〜20KHz程度であり、従来のコイ
ルとコンデンサの組み合せだけではこれらのノイズを除
去することができなかった。このような問題にかんがみ
、線間あるいは細大地間に電圧非直線抵抗体(バリスタ
)を併用したノイズフィルタが最近しばしば使用に供さ
れている。かかるノイズフィルタではきわめて広範囲に
わたるノイズが除去しうるので、マイクロコンピュータ
制御機器の誤動作防止に有効である。Nowadays, electrical and electronic equipment has come to require extremely sophisticated control, and with the application of microcomputers, not only industrial equipment but also consumer porcelain has come to require extremely high precision. Furthermore, since logic circuits constituting microcomputers and the like operate using pulse signals, they inevitably have the disadvantage of being susceptible to noise. Therefore, once electronic computers, banking machines, traffic control equipment, etc. malfunction or are damaged due to noise or surges, it becomes a social problem. Noise filters have conventionally been used as a measure against such problems. Noise is an interfering voltage other than the intended signal voltage when operating electronic equipment, and can be divided into those generated artificially and those generated by natural phenomena. and,
Such noise was removed using a circuit that combined a coil and a capacitor. However, the fundamental frequency of artificially generated noise, especially that caused by circuit breakers on power transmission lines, and noise caused by natural phenomena, especially those caused by lightning surges, is low, around 6 to 20 KHz, and conventional coils and capacitors cannot be used. These noises could not be removed by the combination alone. In view of these problems, noise filters that use a voltage nonlinear resistor (varistor) between lines or thin ground have recently been frequently used. Since such a noise filter can remove a very wide range of noise, it is effective in preventing malfunctions of microcomputer-controlled equipment.
しかしながら、かかるノイズフィルタはそのセット内部
における部品点数が多くなり、コスト高になる上、小型
化の動向に反するという欠点があったO
本発明の素子によってこのような問題点を解決すること
ができるようになった。すなわち、本発明の素子はバリ
スタとコンデンサの複合機前ヒを備えているため、従来
ノ(リスクとコンデンサを並夕lに接続する回路におい
て1個の素子で用を果たすものである0
本発明の素子はチタン酸ストロンチウム系半導体磁器に
きわめて微量の酸化アルミニウムを含有させて得られる
ものであり、以下実施例たる添付図面を参照し、本発明
の内容を詳細に説明する。However, such a noise filter has disadvantages in that the number of parts in the set increases, the cost is high, and it goes against the trend of miniaturization.The element of the present invention can solve these problems. It became so. That is, since the element of the present invention is equipped with a composite circuit of a varistor and a capacitor, it is possible to perform the function with a single element in a circuit that connects a varistor and a capacitor in parallel. The device is obtained by incorporating a very small amount of aluminum oxide into a strontium titanate-based semiconductor ceramic.The contents of the present invention will be explained in detail below with reference to the accompanying drawings, which are examples.
第1図は本発明の複合機能素子の断面図を示し、1はチ
タン酸ストロチウム系半導性磁器の焼結体。FIG. 1 shows a cross-sectional view of the multifunctional device of the present invention, in which 1 is a sintered body of strotium titanate-based semiconducting porcelain.
2及び3は電極である。2 and 3 are electrodes.
〈実施例〉
炭酸ストロンチウムを50.22〜47.95モル俤、
酸化チタンを49.7〜48.71モル俤、酸イしアル
ミニウムを0.01〜1.0モルチ、及び酸イヒニオブ
、酸化タックル、酸化ネオジウムのうち少なくとも1種
を0.06〜0.6モル係含有させてなる組成物を十分
に混合して後、11oo〜1260℃の範囲で1〜6時
間仮焼し、粉砕し、有機)(インダーを加え、造粒し、
成型した。この成型体を還元雰囲気中にて13oo〜1
450’Gの範囲で1〜5時間焼成して比抵抗が0.2
〜o、s、Dosで、平均粒径が20〜50μmの焼結
体を作成した。<Example> 50.22 to 47.95 moles of strontium carbonate,
49.7 to 48.71 mol of titanium oxide, 0.01 to 1.0 mol of aluminum oxide, and 0.06 to 0.6 mol of at least one of oxidized aluminum, tackle oxide, and neodymium oxide. After thoroughly mixing the composition containing the powder, it is calcined at a temperature of 110°C to 1260°C for 1 to 6 hours, pulverized, added with an organic (organic) (inder), and granulated.
Molded. This molded body was heated to 13oo~1 in a reducing atmosphere.
Baked in the range of 450'G for 1 to 5 hours to achieve a specific resistance of 0.2
A sintered body having an average particle size of 20 to 50 μm was prepared using ~o, s, and Dos.
この焼結体の形状は7.6φX O,7t (−である
。The shape of this sintered body is 7.6φXO,7t (-).
この後、1000〜13oO℃の範囲で0.6〜6時間
空気中で熱処理し、第1図の焼結体1を(lた。Thereafter, heat treatment was performed in the air for 0.6 to 6 hours at a temperature of 1000 to 130°C to obtain the sintered body 1 shown in FIG.
さらに、この焼結体1の両平面に電極2,3を形成した
。電極径は5.0φ(all)とした0このようにして
得られた素子の特性を下言己の表に示す。尚、下記表中
でITす’NSrは、酸イヒチタン及び炭酸ストロンチ
ウムの配合組成量をチタ/及びストロンチウムの原子数
比に換算したものである。εは1KHzにおける誘電率
であシ、−δは誘電損失角である。αは1mムと101
11人 におけるバリスタ電圧から計算で求めた電圧非
直線指数である。サージ耐量は雷サージ等の大電流をど
こまで素子が吸収しうるかを示す値であり、サージ耐量
が大きいほど優れたバリスタといえる。その試験は印加
するパルスを電流波形8X20μ式とし、バリスタ電圧
v11nAが初期値に対してθ1o優劣化する電流波高
値をサージ耐量と規定した。パルスの印加回数は2回で
ある。Furthermore, electrodes 2 and 3 were formed on both surfaces of this sintered body 1. The electrode diameter was 5.0φ (all).The characteristics of the device thus obtained are shown in the table below. In the table below, IT'NSr is the composition amount of titanium acid and strontium carbonate converted into the atomic ratio of titanium/strontium. ε is the dielectric constant at 1 KHz, and -δ is the dielectric loss angle. α is 1 mm and 101
This is the voltage nonlinearity index calculated from the varistor voltage for 11 people. Surge withstand capacity is a value that indicates how much large current such as lightning surge can be absorbed by the element, and the greater the surge withstand capacity, the better the varistor is. In the test, the applied pulse was a current waveform of 8×20μ, and the current peak value at which the varistor voltage v11nA significantly deteriorated by θ10 with respect to the initial value was defined as the surge withstand capacity. The number of pulse applications is two.
(以下余白)
を有しているが、特に0.97〜1,036の範囲が良
好である。また、酸化アルミニウムの添加量としては0
.01〜1.0モルチの範囲で焼結体が均一粒成長をし
た多結晶粒子を有するためにサージ耐量が大きい。酸化
アルミニウムの添加量が0,01モルチ未満ではαが3
以下であり、サージ耐量も60五以下であった。まだ、
酸化アルミニウムの添加量が1.0モルチを超えた場合
では焼結体が不均一粒成長した多結晶粒子を有し、焼結
体に曲がりを生じやすく、特性バラツキが大きい上、サ
ージ耐量がやはt)70A以下と小さい。(hereinafter referred to as a margin), but a range of 0.97 to 1,036 is particularly good. In addition, the amount of aluminum oxide added is 0.
.. Since the sintered body has polycrystalline grains with uniform grain growth in the range of 0.01 to 1.0 molar, the surge resistance is large. If the amount of aluminum oxide added is less than 0.01 molt, α is 3
The surge resistance was also 605 or less. still,
If the amount of aluminum oxide added exceeds 1.0 molty, the sintered body will have polycrystalline grains with non-uniform grain growth, and the sintered body will be prone to bending, resulting in large variations in properties and poor surge resistance. t) is small at 70A or less.
酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ネオジウムについて
はそれぞれ互換性があp、o、ots〜0.6モルチの
範囲で焼成時にチタン酸ストロンチウムを主体とする微
結晶の格子内に固溶し、原子価制御し、焼結体の抵抗を
0.2−0,5Ω・眞の範囲にすることができた。この
範囲の量よりも多くても少なくても比抵抗は大きくなり
、サージ耐量を太きくすることができなかった。上記表
の試料A3゜T〜10.13〜15が本発明の範囲に入
るものであり、その他は比較例である。Niobium oxide, tantalum oxide, and neodymium oxide are compatible with each other, and are dissolved in the lattice of microcrystals mainly composed of strontium titanate during firing in the range of p, o, ots to 0.6 molti, and the valence can be controlled. However, the resistance of the sintered body was able to be in the range of 0.2-0.5 Ω. If the amount is greater or less than this range, the specific resistance will increase, making it impossible to increase the surge resistance. Samples A3°T~10.13~15 in the above table fall within the scope of the present invention, and the others are comparative examples.
次に、かかる素子で第2図に示”すような回路を作9、
第一6図に示すようなノイズ入力1に対して出力状況を
調べた結果、第6図の出力状況曲線すに示すようにノイ
ズをおさえることができた。なお、第3図に示す従来の
フィルタ回路の出力状況は第6図の出力状況曲線Cの如
くであり、十分にノイズが除去されていない。また、第
4図に示すバリスタを含む従来のフィルタ回路では本発
明の素子を用いた第2図の回路と同等の効果が得られる
が、バリスタを含むだけ部品点数が多い。第2図〜第4
図で4は本発明の素子、5はコイル、6はコンデンサ、
7はバリスタである。Next, use these elements to create a circuit as shown in Figure 29.
As a result of examining the output situation for noise input 1 as shown in FIG. 16, it was possible to suppress the noise as shown in the output situation curve of FIG. Incidentally, the output condition of the conventional filter circuit shown in FIG. 3 is like the output condition curve C in FIG. 6, and noise is not sufficiently removed. Furthermore, although the conventional filter circuit including the varistor shown in FIG. 4 can achieve the same effect as the circuit shown in FIG. 2 using the element of the present invention, the number of components is large due to the varistor. Figures 2 to 4
In the figure, 4 is the element of the present invention, 5 is a coil, 6 is a capacitor,
7 is a barista.
以上述べたように、本発明の素子は従来にない複合機能
を備え、バリスタとコンデ/すの2つの役割を同時に果
すことが可能であり、たとえば従来のノイズフィルタ回
路を簡略化し、小型、高性能、低コスト化に寄与するも
のであシ、今後マイクロコンピユータ制御機器の誤動作
防止と破壊防止の用途等への応用を図ることができる等
大きな有用性をもち、その産業的価値は甚大である。As described above, the device of the present invention has an unprecedented complex function and can play the two roles of a varistor and a capacitor at the same time. It contributes to performance and cost reduction, and has great utility as it can be applied to prevent malfunction and destruction of microcomputer control equipment in the future, and its industrial value is enormous. .
第1図は本発明の複合機能素子の断面図、第2図は本発
明の素子を用いたノイズフィルタ回路の゛回路図、第3
図及び第4図は従来のノイズフィルタ回路の回路図、第
5図は第2図〜第4図に示す回路に対応するそれぞれの
入力ノイズと出力ノイズの状況を示す図である。
1・・・・・・チタン酸ストロンチウム系半導性磁器の
焼結体、2,3・・・・・・電極。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第
lUA
第2図
第3図
/
第4図
/
第5図
−側法!LCMlh)FIG. 1 is a cross-sectional view of a multifunctional device of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a noise filter circuit using the device of the present invention, and FIG.
4 and 4 are circuit diagrams of conventional noise filter circuits, and FIG. 5 is a diagram showing the states of input noise and output noise corresponding to the circuits shown in FIGS. 2 to 4, respectively. 1... Sintered body of strontium titanate semiconducting porcelain, 2, 3... Electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person
lUA Figure 2 Figure 3/ Figure 4/ Figure 5 - Lateral method! LCMlh)
Claims (1)
36の範囲にあシ、酸化アルミニウムを0.01〜1.
0モルチの範囲で含有し、かつ原子価制御元素としてニ
オブ、タルタン、ネオジウムのうち少なくとも1種類の
元素を含み、その含有量が酸化物にして0.06〜0.
55モル−〇範囲にあるチタン酸ストロンチウム系半導
体磁器の焼結体の表面に一対以上の電極を形成してなる
複合機能素子0The ratio of the number of atoms of titanium and strontium is 097 to 1.0
36, and aluminum oxide in the range of 0.01 to 1.
It contains at least one element among niobium, tartan, and neodymium as a valence control element, and the content is in the range of 0.06 to 0.0 molar as an oxide.
A multifunctional device 0 formed by forming one or more pairs of electrodes on the surface of a sintered body of strontium titanate-based semiconductor ceramic having a concentration of 55 mol-〇
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56140209A JPS5842219A (en) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | Composite function element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56140209A JPS5842219A (en) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | Composite function element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5842219A true JPS5842219A (en) | 1983-03-11 |
Family
ID=15263448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56140209A Pending JPS5842219A (en) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | Composite function element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5842219A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS60136205A (en) * | 1983-12-23 | 1985-07-19 | 松下電器産業株式会社 | Voltage dependent nonlinear resistor porcelain composition |
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-
1981
- 1981-09-04 JP JP56140209A patent/JPS5842219A/en active Pending
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