JPS586285B2 - 電圧非直線抵抗素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電圧一電流特性が印加電圧に対して非対称な電
圧非直線抵抗素子を製造する方法に関するものである。

直流リレーを用いたプリンタ回路などでは、多数のリレ
ーをオンーオフするためにトランジスタによるスイッチ
ング操作を行っている。

しかしながら回路オフ時に直流リレーから高電圧サージ
が発生するため、通常、トランジスタを高電圧サージか
ら保護するためのサージ吸収素子を同時に用いている。

このような場合のサージ吸収素子として第１図に示すよ
うにダイオードがしばしば用いられる。

ここでＥは電源、ＴＲはトランジスタ、Ｄはダイオード
、Ｒはリレーである。

すなわち直流電圧の加わる方向にダイオードＤが逆方向
に接続されている。

このような回路構成としておけば、回路の直流電圧に対
してはダイオードは動作せず、一方スイッチングトラン
ジスタＴＲがオフとなった時の逆起電力に基づく高電圧
サージはダイオードＤに対して順方向に加わることとな
り、サージ電圧は発生しない。

しかしながらこのような回路構成にした場合、ダイオー
ドの順方向インピーダンスが低すぎるため、サージ電流
の継続時間が長くなり、サージ電流が数ミリ秒から数十
ミリ秒間流れる場合もある。

サージ電流の継続時間はサージエネルギーの回路での消
費時間に対応するため、インピーダンスが低いほどサー
ジ電流の流れる時間は長くなる。

リレー保持電流以上のサージ電流が流れている間は、ス
イッチングトランジスタがオフになったにもかかわらず
、リレーはサージ電流によってオン状態に留まることと
なり、プリンタの場合のようにきわめて早い応答速度を
必要とする場合には、ダイオードでサージを吸収するこ
とは好ましくない。

一方、ＺｎＯに微量のＢｉ ， Ｃｏ ， Ｍｎ ，
ｓｂなどの酸化物を微量加え、空気中で高温で焼成する
ことにより得られる電圧非直線抵抗体は、顕著な電圧非
直線性を示し、サージ吸収素子として用いられることが
知られている。

このようにして得られた電圧非直線抵抗体は、第２図の
ａに示すように印加電圧に対して対称な電圧一電流特性
を示す。

したがって、プリンタ回路などの直流回路のサージ吸収
素子として用いる場合には、例えば回路電圧を直流２４
Ｖとすると、素子の印加電圧による劣化および熱暴走防
止の観点から立上り電圧を３９Ｖ程度に設定しなければ
ならない。

その場合電圧−電流特性が対称であるため、逆方向の立
上り電圧も３９Ｖとなる。

したがってダイオードを使用した場合に比べて、サージ
吸収時のインピーダンスははるかに高く、サージ電流は
早く減衰しリレーの応答速度も充分早くなる。

しかしながらサージ電圧に対する保護性能は悪くなる。

例えば、サージ電流がＩＡとすると、素子の立上り電圧
が３９Ｖであれば、ＩＡの時の素子両端の電圧は６０Ｖ
にも達するため、用いるスイッチングトランジスタの耐
圧も６０Ｖ以上のものが必要となる。

耐圧のもつと低いトランジスタを使用するためには、も
つと保護性能の良い、サージ吸収時の電圧の低い素子が
必要とされる。

すなわち、ダイオードの順方向特性よりもインピーダン
スが高く、かつ上記の電圧非直線抵抗素子よりもサージ
吸収時の電圧の低い素子が必要とされている。

いいかえれば、直流の加わる方向の立上り電圧はできる
だけ高く、一方、サージ電流の流れる方向の立上り電圧
はある程度低いという、非対称の電圧−電流特性を有す
る電圧非直線抵抗素子が必要とされている。

本発明は、以上のような必要性に鑑み、非対称な電圧−
電流特性を有する電圧非直線抵抗素子の製造方法を提供
せん．とするものであり、以下本発明の一実施例を詳細
に述べる。

９６モル％の酸化亜鉛に、Ｂｉ２０３（ ０． ５モル
％），ＣｏＯ（ １．０モル％），ＭｎＯ（ ０．５モ
ル％），Ｓｂ２０３（１．０モル％ ） ，Ｃｒ２ ０
ｓ （ ０． ５モル％）の酸化物を加え、十分混合の
後、造粒して円板型に成型する。

得られた成型体を１２００℃の空気中で２時間焼成の後
、冷却する。

得られた焼結体の両面を研磨した後、ホウケイ酸ビスマ
ス８０重量％、銀２０重量％から成るガラスペーストを
焼結体の１重量％塗布する。

この時用いた焼結体の大きさは直径１４ｍｍ，厚みｌｍ
ｍである。

次に８００℃の空気中で２時間熱処理してガラスを内部
へ拡散させた後、両面にアルミニウムの溶射電極を設け
、試料に継続時間５０マイクロ秒のパルスを１０ Ａ／
ｃｍの電流密度で１秒１回の割で１０００回印加した。

するとパルスを加えた方向の立上り電圧は上昇し、逆方
向の立上り電圧は低下し、第２図のｂに示すような非対
称の電圧−電流特性を有する電圧非直線抵抗体が得られ
た。

非対称の程度は、印加するパルスの電流値と印加回路、
パルス継続時間に依存する。

第３図は同一の試料を用いて、パルス電流の大きさを変
えた時の順方向と逆方向の立上り電圧の違いを示したも
のである。

図における非対称係数とは（順方向立上り電圧）／（逆
方向立上り電圧）のことであり、非対称な素子ほど大き
な値となる。

パルス電流がＩ Ａ ／ｃｍ’未満ではあまり効果がな
く、また１００Ａ／ｃｍを超えると劣化するためやはり
望ましくない。

また継続時間が１ ０ミリ秒を超えると破壊するものが
あるため、やはり好ましくない。

パルス印加による電圧−電流特性の非対称化は、Ｂｉを
主成分とする粒界層中のイオンの移動による電気双極子
の形成に起因すると考えられる。

したがって粒界層とＺｎＯ粒子から形成されるＺｎＯ電
圧非直線抵抗体については、一般的に起る現象である。

第１表に代表的配合組合の試料について、同一条件でパ
ルスを印加した時の立上り電圧の非対称化の程度につい
て示した。

この場合には、実施例で示したガラス拡散処理は行わず
に、初めから添加物として加えている。

とくにＡｇ ， Ｂａ ， Ｂ，ホウケイ酸ビスマスガ
ラスを加えた試料では非対称化が著しい。

その効果が現われるのは０．０１重量頭以上の添加の場
合であるが、５重量％を超えるとパルス印加による劣化
が大きくため好ましくない。

Ａｇ ，Ｂａ Ｈ Ｂ％ホウケイ酸ビスマスガラスはあ
らかじめ粉体混合時に混入して焼結しても、焼結体に後
から拡散させても、ほぼ同じような結果が得られた。

このようにして得られた素子は、使用サージ電流値がパ
ルス電流の１０分の１以下であれば、使用中の特性変化
はほとんど見られなかった。

以上述べた如く本発明は、ＺｎＯと微量の金属酸化物か
ら成る電圧非直線抵抗体に、特殊な条件でパルス分極処
理を行うことによって、非対称な電圧−電流特性を有す
る電圧非直線抵抗体を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はプリンタ回路へのサージ吸収器の適用した回路
例を示す結線図、第２図は本発明により得られる素子の
電圧電流特性および従来例の素子の電圧−電流特性を比
較して示す図、第３図は本発明の方法においてパルスの
電流密度と非対称係数の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸化亜鉛を主成分とし、添加物としてＡｇ ，Ｂａ
   ， Ｈのうち少くとも１種を酸化物の形に換算して０
   ．０１重量％〜５．０重量％またはホウケイ酸ビスマス
   ガラスを０．０１重量％〜５，０重量％含み、焼結体自
   身が電圧非直線性を有する焼結体の対向面上に電極を設
   け、これら両電極間に、パルス幅が１０ミリ秒以下の１
   極性パルスを１〜１００Ａ／ｃｍの電流密度で印加する
   ことを特徴とする電圧非直線抵抗素子の製造方法。