JPS5845162B2

JPS5845162B2 - チタン酸バリウム系半導体磁器材料

Info

Publication number: JPS5845162B2
Application number: JP51077240A
Authority: JP
Inventors: 晴彦加藤; 康信米田
Original assignee: Nichicon Capacitor Ltd
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1983-10-07
Also published as: JPS531897A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はチタン酸バリウム系半導体磁器材料に関するも
のである。

周知のごとく、チタン酸バリウム系半導体磁器は正の抵
抗一温度特性を有し、その特性を利用し電流制御、電圧
制御など多くの応用範囲を有している。

また最近ではカラーテレビジョンの消磁回路用、モータ
スタータ用などにも使用されている。

従来の磁器では抵抗の電圧依存性が犬さく、正特性勾配
が減少し、スイッチングしたときの安定電流が大きくな
り、その結果安定時の素子温度が高くなり、回路として
の性能および信頼性に欠け、寿命特性にも問題があるだ
けでなく低比抵抗の磁器では破壊電圧が低くなり、高電
圧下の使用ができない欠点があった。

これら従来のチタン酸バリウム系半導体磁器における上
記欠点は、磁器内部の結晶粒子の大きさに起因するもの
であり、粒子が小さい程電圧依存性が小さくなることは
周知であり、例えば特開昭４８−４９９１−号公報では
マンガン（Ｍｎ）、酸化珪素（Ｓｉ０２）の添加により
、特公昭４．２−３８５５号公報、特公昭４１−１２１
４６号公報のマンガン添加に比較して結晶粒径をさらに
小さくし、電圧依存性の改良を計っている。

しかしながら、これらの半導体磁器材料は粒径を小さく
すると常温における比抵抗が増大することは常であり、
比抵抗が低く電圧依存性の小さい特性を併せもち、なお
かつ耐電圧の高い半導体磁器材料を得ることは極めて困
難であった。

本発明は上記の欠点を除去し、磁器の結晶粒径を小きく
で良好な温度特性を維持すると共に’ＵＥ特性を改良向
上せしめ、なおかつ常温の比抵抗を低くすることを目的
とした月利組成であり、これによって磁器の両端に高電
圧を印加しても抵抗の電圧依存性が小さくなり、従来に
比べて高電場での正特性勾配が大きく、耐電圧性に優れ
たものであると共に常温での比抵抗を小さくしたチタン
酸バリウム系半導体磁器材料を提供しようとするもので
ある。

すなわち、本発明材料はチタン酸バリウムあるいはその
固溶体に半導体化元素として、イツトリウム（Ｙ）また
はその他の布上類元素を添加し、さらに−ｚ７ガ７）ｉ
ｏ、０００５〜０．１重量％とセシウム（Ｃｓ）を０．
００１〜０．１原子％添加して得られるチタン酸バリウ
ム系半導体磁器材料である。

本発明材ｔ」はマンガンとセシウムを添加することによ
って、従来のマンガン添加によるもの、またマンガンと
シリカを添加したものなどの半導体磁器材料に比較して
比抵抗が低く、なおかつ電圧依存性が小さい特性を有す
ると共に絶縁破壊電圧を高くすることができるという極
めて１憂れた緒特性を現出し、たものである。

次に本発明の実施例について説明する。

炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、炭酸スＩ・ロンチウム（
Ｓｒｃｏ、）、酸化チタン（Ｔｒ０２）、酸化ラ
ンタン酸化第２錫（Ｓｎ０２）、炭酸カルシウム（Ｃ
ａＣＯ３）、酸化イツトリウム、酸化鉛（ｐｂｏ）、炭
酸マンガンおよび鉱化剤として酸化珪素を第１〜第６表
の組成になるよう配合し、ボ′ノＩ−ミルで１６時間混
合する。

その後ｐ過、乾燥した混合体に炭酸セシウムをセシウム
に換算して表のごとく冷力［１し、１１８０℃で３時間
仮焼した。

仮・暁物を粉砕し、次いでバインダーとしてポリビニル
アルコールを２．５重量％添加し、整粒された粉末を約
１０００ｋｇ／ｃｙｉｔの圧力で１６．５ｆＸ２
．５ｍｍの円板に成型した。

この試別をアルミナ質のザヤに詰め電気炉中で１３００
℃〜１３５０℃で３０分〜２時間焼成した。

このようにして得られた試別の両面Ｖこオーム性接触を
示す金属電極としてインジウム−ガリウム合金を塗布し
て、２５℃の抵抗値、電流−電圧特性と磁器温度を１２
０’Ｃとした磁器の両電極にパルスはＪＴ、１５０
Ｖで測定した抵抗値、破壊電圧および磁器の結晶粒径を
それぞれＢ１１定した結果を第１表〜第６表に示した。

なお表中のＲ１２０／Ｒ２５またはＲ１８０，／Ｒ２５
は１ユ記の１５０■パルス′敲圧で測定したときの１２
０℃における抵抗値〔Ｒ１２０）あるいは１８０”Ｃに
おける抵抗値（Ｒ１８０）を２５℃の抵抗値（Ｒ２５）
で除したものである。

上記第１表〜第６表において、試料番号１〜５゜２６〜
３０．５１〜５５．７０〜７４．８９〜９３．１０８〜
１１２はいずれも従来例によるものであり、イツトリウ
ムあるいはランタン、酸化珪素、マンガンの添加ではい
ずれの組成においても粒径が１０μ以上となる。

したがって粒径１０μ以上では粒径が大きすぎ、電圧依
存性の小さい特性の磁器を得ることができない。

また試料番号８〜］、１、１．４〜１７．２０〜２
３．３３〜３６゜３９〜４２．４５〜４８．５８〜６１
．６４〜６７．７７〜８０．８３〜８６．９６〜９９゜
１０２〜１０５、１１．５〜１１８，１２１〜１２４
は本発明に係るものであり、従来の組成にセシウムを０
．００１．０．０１．０．０５、Ｏ１１１１原子定し
て添加すると、無添加に比較してＲ１２０／Ｒ２５が大
きくなると共に比抵抗も減少する。

しかし試料番号６，３１，５６，７５，９４，１１３の
ようにマンガン添加が０．０００５重量％未満では１２
０℃において１５０■パルス電圧で世１１定したときの
抵抗が小さく、セシウムを添加しても従来とほとんど変
らない。

また試料番号２５、５０。６９．８８，１０７，１
２６のようにマンガン添加が０．１０重量％を越えると
比抵抗が１０４Ｊｌ上になり、実用に供さない。

ざらに試料番号７，１．２゜１３．１８，１９，２４，
３２，３７，３８゜４３．４４，４９，５７，６２，６
３，６８゜７６．８１，８２，８７，９５，１００，１
０１゜１０６．１．１４，１１９，１２０，１２５のよ
うにセシウム添加が０．００１原子％未満あるいは０．
１原子％を越えると粒径が大きく比抵抗も高くなる。

すなわら、イツトリウムあるいはその他の希土類元素で
半導体化し、その中にマンガンを０．０００５〜０．１
重量％およびセシウムをｏ、ｏｏｉ〜０．１原子％添加
した材料は結晶粒径が１０μ以下と小さく、電圧依存性
が小さくなると共に常温における比抵抗が小さく、特開
昭４８−４９９１号公報（Ｍｎ、ＳｉＯ□を添加し粒径
を小きくして電圧依存性を改良しているが、この場合粒
径が小さくなると比抵抗が増大している。

）とは逆の傾向を示し破壊電圧も高い。

そして粒径が小さくなること（・−より磁器の経時変化
が良くなることも周知であり、加えて耐電圧性ζこすぐ
れていることから、より高い電圧下での使用が可能であ
る。

なお、半導体化ｙｅ素の他の希土類元素についても同様
な結果が得られた。

以上述べたように本発明のチタン酸バリウム系半導体磁
器材刺は高電圧を印加しても電圧依存性が小さいため、
スイッチングしたときの安定電流が小さく、かつ安定時
の磁器温度が低くなり、経時変１ヒが小さくなると共に
常温での比抵抗が小さく、さらに耐電圧性が格段に高く
なるというかつてない特性を有するため、カラーテレビ
ジョンの消磁回路用、ノーフユーズブレーカとの組合せ
、モーフスタータ用などスイッチング素子として極めて
広い分野に適用できるなどの利点があり、Ｆ業的ならび
に実用的価値大なるものがある。

Claims

【特許請求の範囲】

１チタン酸バリウムあるいはチタン酸バリウム系固溶
体絹威に半導体化元素として、イソ１−リウムまたはそ
の他の布上類元素を添カロし、さらにマンガンを０．０
００５〜０．１重量％とセシウムを０．００１〜０．１
原子％添加してなるチタン酸バリウム系半導体磁器材料
。