JPS5850726A - Composite function element - Google Patents
Composite function elementInfo
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- JPS5850726A JPS5850726A JP56150452A JP15045281A JPS5850726A JP S5850726 A JPS5850726 A JP S5850726A JP 56150452 A JP56150452 A JP 56150452A JP 15045281 A JP15045281 A JP 15045281A JP S5850726 A JPS5850726 A JP S5850726A
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- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (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。(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牛導性磁器に酸化
ケイ素(S 102 )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奏鱗i串幹会孝襖に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is characterized in that a sintered body obtained by incorporating a small amount of silicon oxide (S 102 ) into strontium titanate-based conductive porcelain has voltage nonlinearity and has an extremely large dielectric strength. The present invention relates to a multi-function element Sourin I Kushikikai Kyofusuma which has a high efficiency.
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。Conventionally, Si has been used as a ceramic material with voltage nonlinear resistance.
The burr properties of C varistors and zinc oxide as a main component are approximately expressed as I = (V/C). Here, C is a constant specific to the varistor, and α is a voltage nonlinear index. be.
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、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Bi2O3゜0009M
nO2,5b2o3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、その電圧非直線指数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
。The SiC varistor utilizes a contact barrier between SiC particles, and α is about 2 to 7. In addition, zinc oxide varistors contain Bi2O3゜0009M in zinc oxide (ZnO).
This is an element obtained by adding a small amount of nO2, 5b2o3, etc. and firing it, and its voltage nonlinearity index α is as high as 60. 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(tanδ)が6〜10チと大き
いため、もっばらバリスタの用途にしか利用しない。However, such conventional varistors have a small dielectric constant and a large dielectric loss angle (tan δ) of 6 to 10 inches, so they are mainly used only for varistor applications.
一方、従来大きな誘電率(正確には見かけの誘電力中有
する粒界層型半導体磁器コンデンブ素子等の半導体磁器
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
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tanδも1チ内外で、小型人容−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。On the other hand, conventionally, elements obtained by insulating semiconductor porcelain grain boundaries by re-oxidizing or valence compensation, such as grain boundary layer type semiconductor porcelain condensing elements, which have a large dielectric constant (to be more precise, apparent dielectric force), The apparent dielectric constant of this element reaches 50,000 to 60,000. Also, if the composition and conditions are selected appropriately, the tan δ can be around 1 inch, and it can be used as a small capacitor. However, when a current of 1 mA 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、産業用はもとより、マイクロコンピ
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吉いう欠点が
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、
薇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。Nowadays, electrical and electronic equipment has come to require extremely sophisticated control, and not only industrial equipment but also consumer equipment has come to require extremely high precision due to the application of microcomputers. Since the logic circuits that make up computers, etc. operate using pulse signals, they have the disadvantage of being easily affected by noise.For this reason, electronic computers, banking machines, traffic control equipment, etc. may malfunction or malfunction due to noise or surges.
When damage occurs, it becomes a social problem. Noise filters have conventionally been used as a measure against such problems.
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5〜20kHz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、線間あるいは線入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ン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。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. Such noise was removed using a circuit that combined a coil and a capacitor. However, the fundamental frequency of artificially generated noise, especially from circuit breakers on power transmission lines, and natural noise, especially from lightning surges, is low, around 5 to 20kHz, and conventional coils and capacitors cannot be used. It was not possible to remove these noises by just combining them. In view of these problems, noise filters that use a voltage nonlinear resistor (varistor) between lines or between lines and 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. However, such a noise filter has disadvantages in that it requires a large number of parts inside the filter, increases cost, and goes against the trend toward miniaturization.
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、従来具
り・夕と・・テ・す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。The device of the present invention has made it possible to solve these problems. That is, since the element of the present invention has a combined function of a varistor and a capacitor, a single element can serve the purpose in a circuit in which conventional elements are connected in parallel.
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ケイ素(Si′O)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、
米発明の内容を詳細に説明するO
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。The device of the present invention is obtained by incorporating a very small amount of silicon oxide (Si'O) into strontium titanate-based semiconductor porcelain.
Figure 1 shows a cross-sectional view of the multifunctional device of the present invention, in which 1 is a sintered body of strontium titanate semiconducting porcelain, 2 and 3
is an electrode.
6 l−“ 〈実施例〉 炭酸ストロンチウムを50.22〜47.95モル係。6 l-“ <Example> 50.22 to 47.95 moles of strontium carbonate.
酸化チタンを49.7〜48.71 モル係、酸化ケイ
素を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0.0
6〜O,Sモルチ含有させてなる組成物を十分に混合し
て後、1100〜125C1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。49.7 to 48.71 mol of titanium oxide, 0.01 to 1.0 mol of silicon oxide, and 0.0 mol of at least one of niobium oxide, tantalum oxide, and neodymium oxide.
After thoroughly mixing the composition containing 6-O,S mulch, it was calcined for 1-6 hours in the range of 1100-125C1, pulverized, an organic binder was added, granulated, and molded.
この成型体を還元雰囲気中にて13oO〜1450℃の
範囲で1〜5時間焼成して比抵抗が0.2〜0.5Ω・
mで、平均粒径が20〜60μmの焼結体を作成した。This molded body was fired in a reducing atmosphere at a temperature of 13oO to 1450°C for 1 to 5 hours to achieve a specific resistance of 0.2 to 0.5Ω.
A sintered body having an average particle size of 20 to 60 μm was prepared.
この焼結体の形状は7.5φX0.7t(馴)である。The shape of this sintered body is 7.5φ×0.7t (size).
この後、1oOo〜13oo℃の範囲でO,S〜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の両半部に電極2,3を形成した。電極径
は6.0φ(m)とした。Thereafter, heat treatment was performed in air at a temperature of 100° C. to 130° C. for 6 hours to obtain a sintered body 1 shown in FIG. moreover,
Electrodes 2 and 3 were formed on both halves of this sintered body 1. The electrode diameter was 6.0φ (m).
このようにして得られた素子の特性を下記の表に示す。The characteristics of the device thus obtained are shown in the table below.
尚、下記表中でNTi/NSrは、酸化チタン及ヒ炭酸
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数であ之。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8×20
μSeC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。In the table below, NTi/NSr is the composition amount of titanium oxide and strontium arsenate converted into the atomic ratio of titanium and strontium. ε is the dielectric constant at 1 kHz and is the tan δ number. 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. The test is based on a current waveform of 8 x 20 pulses.
μSeC, and the current peak value at which the varistor voltage 1 mA deteriorates by 0.10% with respect to the initial value was defined as the surge withstand capacity.
パルスの印加回数は2回である。The number of pulse applications is two.
(以 下 余 白)
10、−
上記表から明らかなように、NTi/”、Sr比が0.
90〜1.26 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(D範、
)
囲が良好である。また、酸化ケイ素の゛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
の酸化ケイ素の添加量が0.01モモル未満ではαが6
以下であり、サージ耐量も56Aであった。また、酸化
ケイ素の添加量が1.0モルチを超えた場合では焼結体
が木均−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46Aと小さい。(Left below) 10.- As is clear from the table above, when the NTi/'' and Sr ratios are 0.
It has the function of a varistor and a capacitor in the range of 90 to 1.26, but especially 0.97 to 1.036 (D range,
) Good surroundings. Further, when the amount of silicon oxide added is in the range of 0.01 to 1.0 molty, the sintered body has polycrystalline grains with uniform grain growth, so the surge resistance is large. If the amount of silicon oxide added is less than 0.01 mole, α is 6
The surge resistance was also 56A. In addition, if the amount of silicon oxide added exceeds 1.0 molt, the sintered body will have polycrystalline grains with grain growth, which will cause the sintered body to easily bend, cause large variations in properties, and cause surges. The withstand capacity is still small at 46A.
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、0.05〜0.5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−予肉に固溶し、原子価制御し、焼結体の抵抗
を0.2〜O,SΩ・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IP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No。Niobium oxide, tantalum oxide, and neodymium oxide are compatible with each other, and during firing, in the range of 0.05 to 0.5 molti, they form a solid solution in the pre-wall of microcrystals mainly composed of strontium titanate, and the atoms By controlling the resistance, the resistance of the sintered body was able to be in the range of 0.2 to O.SΩ·m. Even if the amount exceeds this range, the specific resistance becomes large even without IP, and the surge resistance cannot be increased. Sample No. in the above table.
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。3,7 to 10, and 13 to 16 are included in the cylinder 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
胞結果、第5図の出力法尻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
ルタ回路の小力状況は第6図の出力法尻曲線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
馬子を用いた第2図の回路と同等の効果が得られるが、
バリスタを含むi′どけ徽部品点数が多い。第2図〜第
4図で4は本発明の一子、5はコイル、6はコンデンサ
、7はバリスタである。Next, we made a circuit as shown in Fig. 2 using such an element, and examined the output situation with respect to the noise human power a shown in Fig. 6. The results were as shown in the output modulus curve in Fig. 5. I was able to suppress the noise. Incidentally, the small power situation of the conventional filter circuit shown in FIG. 3 is like the output modulus curve C in FIG. 6, and noise is not sufficiently removed. Further, although the conventional filter circuit including the varistor shown in FIG. 4 can obtain the same effect as the circuit shown in FIG. 2 using the Umako of the present invention,
There are many parts including varistors. In FIGS. 2 to 4, 4 is a child of the present invention, 5 is a coil, 6 is a capacitor, and 7 is a varistor.
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、バリ不−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0As described above, the device of the present invention has an unprecedented complex function and can play the two roles of burr-proofing and capacitor at the same time.For example, it can simplify the conventional noise filter circuit, make it smaller, and It contributes to high performance, performance, and cost reduction, and it has great utility as it can be applied to prevent malfunction and destruction of microcomputer-controlled equipment in the future, and its industrial value is enormous. is 0
第1図は本発明の複合機能素子の断面図、第2図は本発
明の素子乏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・・・・・・テタ′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II
I 図
?
第2図
、6
第5図
凧)皮鉄(M)/f)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 a small number of elements of the present invention, FIGS. 3 and 4 are circuit diagrams of a conventional noise filter circuit, and FIG. 5
The figure is a diagram showing the situations of input noise and output noise corresponding to the circuits shown in FIGS. 2 to 4. 1... Sintered body of strontium tetanate semiconducting porcelain, 2.3... Electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person II
I figure? Figure 2, 6 Figure 5 Kite) Skin iron (M)/f)
Claims (1)
036の範囲にあり、酸化ケイ素を0.01〜1.0モ
ル−〇範囲で含有し、かつ原子価制御元素としてニオブ
、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0.05〜0.5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−。 対以上の電極を形成してなる複合機能素子。[Claims] The ratio of the number of atoms of titanium and strontium is 0.97 to 1.
036, contains silicon oxide in the range of 0.01 to 1.0 mol-〇, and contains at least one element among niobium, tantalum, and neodymium as a valence control element, and the content is in the range of oxidized On the surface of a sintered body of strontium titanate-based semiconductor porcelain, the amount is in the range of 0.05 to 0.5 mol. A multifunctional device formed by forming more than a pair of electrodes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56150452A JPS5850726A (en) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | Composite function element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56150452A JPS5850726A (en) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | Composite function element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5850726A true JPS5850726A (en) | 1983-03-25 |
Family
ID=15497236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56150452A Pending JPS5850726A (en) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | Composite function element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5850726A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02215112A (en) * | 1989-02-16 | 1990-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Grain boundary insulation type semiconductor ceramic capacitor and manufacture thereof |
-
1981
- 1981-09-21 JP JP56150452A patent/JPS5850726A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02215112A (en) * | 1989-02-16 | 1990-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Grain boundary insulation type semiconductor ceramic capacitor and manufacture thereof |
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