JPS5850722A - 複合機能素子 - 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、チタン酸ストロンチウム系半導性磁器に酸化
セレン（ＳｅＯ２）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Ｗ棲寺禎に関するものである。

従来、電圧非直線抵抗を有するセラミックスとしてＳｉ
Ｃバリスタや酸化亜鉛を主成分とするバリスタがある。

かかるバリスタは電流（Ｉ）−電圧間特性が近似的に Ｉ　＝　（ｖ／ｃ）　” 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。

ＳｉＣ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、ａは２〜７程度である。また、酸化亜鉛ハ
リスタハ酸化亜鉛（Ｚｎｏ）ニＢ１２ｏ３．ＣＯｏ。

ＭｎＯ２，５ｂ２０３等を微量添加して焼成したことに
より得られる素子であり、その電圧非直指数αが６０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。

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（ｔａｎδ）が６〜１゜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。

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の半導体磁器粒界
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。

この素子の見かけの誘電率は６〜６万にも達するもので
ある。また、組成や条件を適当に選べばｔａｎδ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、１ｍＡ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。

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。

さて、最近の電気・電子機器はきわめて高度な制御を要
するよシになり７産業用はもとよ１す・′イクロコンピ
ュータの、応用により、民生機器もきわめて高精度を要
求されるようになってきた。そシテ、マククロコンピユ
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
、破壊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
のと自然現象により　−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６〜２０　ＫＨｚ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、線間あるいは線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。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。

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能を備えているため、従来バ
リスタとコンデンサを並列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。

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セレン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。

第１図は本発明の複合機能素子の断面図を示し、１はチ
タン酸ストロンチウム系半導性磁器の焼結体、２及び３
は電極である。

〈実施例〉 炭酸ストロンチウムを６０．２２〜４７．９５モル係、
酸化チタンを４９．７〜４８．７１モルチ、酸化セレン
を０．０１〜１．０モルチ、及び酸化ニオブ。

酸化タンタル：酸化ネオジウムのうち少なくとも１種を
０．０６〜Ｏ，Ｓモルチ含有させてなる組成物を十分に
混合して後、１１００〜１２５０℃の範囲で１〜６時間
仮焼し、粉砕し、有機バインダーを加え、造粒し、成型
した。この成型体を還元雰囲気中にて１３ｏｏ〜１４５
０℃の範囲で１〜５時間焼成して比抵抗が０．２〜０．
６０・錆で、平均粒径が２０〜６０μｍの焼結体を作成
した。この焼結体の形状は７．６φＸ０．７ｔ（ａｍ）
である。この後、１０００〜１３００℃の範囲で０．５
−６時間空気中で熱処理し、第１図の焼結体１を得た。

さらに、この焼結体１の内平面に電極２，３を形成した
。電極径は５．０φ（祁）とした。

このようにして得られた素子の特性を下記の表に示す。

尚、下記表中でＮＴｉ／Ｎｓｒは、酸化チタン及び炭酸
ストロンチウムの配合組成量をチタン及びストロンチウ
ムの原子数比に換算したものである。εは１’ＫＨｚ　
　における誘電率であり、ｔａｎδは誘電損失角である
。ａは１ｍＡ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８×２０μｓθＣとし、バリスタ電圧■１ｍＡが初
期値に対して０１０％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ｔ （以　　下　　　余　　　白） 上記表から明らかなように、ＮＴｉ／Ｎｓ、比が０．９
０〜１．２６　の範囲でバリスタ及びコンデンサの機能
を有しているが、特に０．９７〜１．０３６の範囲が良
好である。また、酸化セレン（Ｓ　ｅｏ２）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。この酸化セレンの添加量が０．０１モル係未満では
αが６以下であり、サージ耐量もｅｓｓＡ程度であった
。また、酸化セレンの添加量が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、
サージ耐量がやはり約ｅｏＡ以下と小さい。　　　゛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り、Ｏ，ＯＳ〜０．５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．
２〜０．６０・ｍ　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、
サージ耐量を大きくすることができなかった。上記表の
試料屋３，７〜１０．１３〜１６が本発明の筒中に入る
ものであり、その他は比較例である。

次に、かかる素子で第２図に示すような回路を作り、第
６図に示すようなノイズ人力ａ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、６はコイル、６はコンデンサ、７
はバリスタである。

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、バリそ夕とコンデンサの２つの役割を同時に果
た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
ものであり、今後マイクロコンピュ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。

【図面の簡単な説明】

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６
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５
図 →Ｍ）哀歓（川２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チタンとストロンチウムの原子数の比が０．９７〜１．
   ０３６の範囲にあシ、酸化セレンを０．０１〜１．０モ
   ルチの範囲で含有し、かつ原子価制御元素トシテ二オプ
   、タンタル、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ｏ、０６〜０．５モ
   ルチの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一形成してなる複合
   ゛機能素子。