JPS5912001B2 - 金属酸化物バリスタ - Google Patents
金属酸化物バリスタInfo
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- JPS5912001B2 JPS5912001B2 JP52106840A JP10684077A JPS5912001B2 JP S5912001 B2 JPS5912001 B2 JP S5912001B2 JP 52106840 A JP52106840 A JP 52106840A JP 10684077 A JP10684077 A JP 10684077A JP S5912001 B2 JPS5912001 B2 JP S5912001B2
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- Japan
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- oxide varistor
- varistor
- silicon dioxide
- molar
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
- H01C7/105—Varistor cores
- H01C7/108—Metal oxide
- H01C7/112—ZnO type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は一般に金属酸化物で構成された、電圧によっ
て可変の非直線抵抗に関する。
て可変の非直線抵抗に関する。
更に具体的に云えば、この発明は１ミリアンペア／平方
センチの電流密度に於ける降伏電界が１２００ボルト／
ミリメートルより大きい金属酸化物バリスタに関する。
センチの電流密度に於ける降伏電界が１２００ボルト／
ミリメートルより大きい金属酸化物バリスタに関する。
電圧と電流の定量的な関係が次の式
によらなければならない様な非直線抵抗特性を示す若干
の材料が知られている。
の材料が知られている。
こ＼でＶは問題の材料の本体によって隔てられた２点の
間の電圧、■は２点の間を流れる電、流、Ｃは定数、α
は１より大きな指数である。
間の電圧、■は２点の間を流れる電、流、Ｃは定数、α
は１より大きな指数である。
Ｃもαも、材料の形成に用いられた組成並びにプロセス
・パラメータの関数である。
・パラメータの関数である。
炭化シリコンの様な材料は指数関数的な非直線抵抗特性
を持ち、商業的なバリスタとして利用されているが、こ
の様、な非金属バリスタは指数αが６未満であり、従っ
て多くの電圧調整並びに過渡状態抑圧の用途にとつ′Ｃ
は不適当である。
を持ち、商業的なバリスタとして利用されているが、こ
の様、な非金属バリスタは指数αが６未満であり、従っ
て多くの電圧調整並びに過渡状態抑圧の用途にとつ′Ｃ
は不適当である。
最近、大部分の酸化亜鉛と、酸化ビスマス及びその他の
金属酸化物及び／又はハロゲン化物とを含む混合物を焼
結することにより、ｌｏ−３乃至１０２アンペア／ｃｒ
／ｌの電流密度の範囲′内で指数αが１０より太きい新
しい１群のバリスタ材料が作られる様になった。
金属酸化物及び／又はハロゲン化物とを含む混合物を焼
結することにより、ｌｏ−３乃至１０２アンペア／ｃｒ
／ｌの電流密度の範囲′内で指数αが１０より太きい新
しい１群のバリスタ材料が作られる様になった。
前述の酸化亜鉛と酸化ビスマスをベースとするバリスタ
材料には、時たま、２酸化シリコンが２０モル係又はそ
れ以下の濃度で添加剤とし℃用いられる。
材料には、時たま、２酸化シリコンが２０モル係又はそ
れ以下の濃度で添加剤とし℃用いられる。
然し、こういう組成物は、降伏電界が比較的小さいと共
に指数αが６未満であり、一般的に高圧調整の用途に有
用とは考えられない。
に指数αが６未満であり、一般的に高圧調整の用途に有
用とは考えられない。
米国特許第３７６４５６６号及び同第３９２８２４５号
に・は、酸化亜鉛、酸化ビスマス及び２酸化シリコンを
含む金属酸化物バリスタが記載されている。
に・は、酸化亜鉛、酸化ビスマス及び２酸化シリコンを
含む金属酸化物バリスタが記載されている。
、酸化亜鉛をベースとするバリスタの製造に役立つ方法
、公式及び添加剤を記載した特許並びに技術文献の包括
的ナリストが前掲米国特許第３９２ｇ２４５号に記載さ
れている。
、公式及び添加剤を記載した特許並びに技術文献の包括
的ナリストが前掲米国特許第３９２ｇ２４５号に記載さ
れている。
この明細書では、これらの特許並びに技術文献な公知の
資料として参照する。
資料として参照する。
バリスタ材料の降伏電界は、材料の電流密度を１０−３
アンペア／ｅｉｔにする為に材料の本体に印加しなけれ
ばならない電界と定義することが出来る。
アンペア／ｅｉｔにする為に材料の本体に印加しなけれ
ばならない電界と定義することが出来る。
従来の金属酸化物バリスタ材料は、一般的に降伏電界が
約３０ボルト／Ｍ乃至約１２００ボルト／Ｕである。
約３０ボルト／Ｍ乃至約１２００ボルト／Ｕである。
然し、降伏電界が１２００ポル）／ｗより大きく且つ指
数が１０より大きいバリスタ部品を作ることが望ましい
。
数が１０より大きいバリスタ部品を作ることが望ましい
。
この発明では、大部分の酸化亜鉛と、有意量の酸化ビス
マスと、普通便われるその他の添加剤、伝えば、コバル
ト、マンガン、アンチモン、クロム、ニッケル、マグネ
シウム、硼素、バリウム、ジルコニウム、モリブデン、
ストロンチウム、鉛及び／又は錫の酸化物及び／又は弗
化物と、更に付加的に、約１０乃至２５モル係の２酸化
シリコンとから成る混合物を８００乃至１１００°Ｃの
温度で焼結することにより、金属酸化物バリスタ組成物
を作る。
マスと、普通便われるその他の添加剤、伝えば、コバル
ト、マンガン、アンチモン、クロム、ニッケル、マグネ
シウム、硼素、バリウム、ジルコニウム、モリブデン、
ストロンチウム、鉛及び／又は錫の酸化物及び／又は弗
化物と、更に付加的に、約１０乃至２５モル係の２酸化
シリコンとから成る混合物を８００乃至１１００°Ｃの
温度で焼結することにより、金属酸化物バリスタ組成物
を作る。
この組成物によって作られた金属酸化物バリスタ（ζ降
伏電界が４０００ポルト／ｗ／を或いはそれ以上であり
、指数αが約５０という程高い。
伏電界が４０００ポルト／ｗ／を或いはそれ以上であり
、指数αが約５０という程高い。
従つ℃、この発明の目的は、降伏電界が１２００ボルト
／ｒＩＪｔより太き（且つ指数αが１０より大きい金属
酸化物バリスタ材料を作る組成物並びに方法を提供する
ことである。
／ｒＩＪｔより太き（且つ指数αが１０より大きい金属
酸化物バリスタ材料を作る組成物並びに方法を提供する
ことである。
この発明の別の目的は、金属酸化物バリスタ組成物の降
伏電圧を高くする添加剤を提供することである。
伏電圧を高くする添加剤を提供することである。
この発明に特有と考えられる新規な特徴は特許請求の範
囲に記載しであるが、この発明のその他の目的並びに利
点は、以下図面について詳しく説明する所から最もよく
理解されよう。
囲に記載しであるが、この発明のその他の目的並びに利
点は、以下図面について詳しく説明する所から最もよく
理解されよう。
従来の金属酸化物バリスタ組成物は、酸化亜鉛、酸化ビ
スマス及び前に引用した特許並びに技術文献に記載され
るその他の金属酸化物の混合物を焼結したものである。
スマス及び前に引用した特許並びに技術文献に記載され
るその他の金属酸化物の混合物を焼結したものである。
従来のバリスタ組成物では、２酸化シリコンが２０モル
係までの濃度で添加剤として用いられており、これから
作られたバリスタの降伏電界は２酸化シリコンの濃度と
共に増加することが判っている。
係までの濃度で添加剤として用いられており、これから
作られたバリスタの降伏電界は２酸化シリコンの濃度と
共に増加することが判っている。
然し、この発明では、酸化亜鉛と酸化ビスマスをベース
とした金属酸化物バリスタの降伏電界は、酸化亜鉛、酸
化ビスマス及び約ｌＯ乃至約２５モル係の２酸化シリコ
ンを含むバリスタ前駆体混合物を比較的低い温度、即ち
約１１００乃至約８００℃で焼結する時、予想外に大幅
に増加することが判った。
とした金属酸化物バリスタの降伏電界は、酸化亜鉛、酸
化ビスマス及び約ｌＯ乃至約２５モル係の２酸化シリコ
ンを含むバリスタ前駆体混合物を比較的低い温度、即ち
約１１００乃至約８００℃で焼結する時、予想外に大幅
に増加することが判った。
この発明のバリスタ（Ｌ約１０乃至約９０モル係の酸化
亜鉛（ＺｎＯ）と、少なくとも約０．１モル係の酸化ビ
スマス（Ｂｉ２０３）と、約１０乃至約２５ 、Ｅル饅
の２酸化シリコン（Ｓｉｎ２ ）！：、酸化コバルト、
酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化クロム、酸化ニッ
ケル、酸化マグネシウム、酸化硼素、酸化バリウム、酸
化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化ストロンチウム
、酸化鉛及び／又は酸化錫の金属酸化物添加剤の内の１
種類又は更に多（の０．１乃至１０モル係とを含む混合
物を焼結することによって作られる。
亜鉛（ＺｎＯ）と、少なくとも約０．１モル係の酸化ビ
スマス（Ｂｉ２０３）と、約１０乃至約２５ 、Ｅル饅
の２酸化シリコン（Ｓｉｎ２ ）！：、酸化コバルト、
酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化クロム、酸化ニッ
ケル、酸化マグネシウム、酸化硼素、酸化バリウム、酸
化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化ストロンチウム
、酸化鉛及び／又は酸化錫の金属酸化物添加剤の内の１
種類又は更に多（の０．１乃至１０モル係とを含む混合
物を焼結することによって作られる。
更に、ビスマス、コバルト、マンガン、アンチモン、ク
ロム、ニッケル、マグネシウム、硼素、バリウム、ジル
コニウム、モリブテン、ストロンチウム、鉛及び／又は
錫の弗化物を約０．１乃至約１０モル係の濃度で従来の
様に添加剤として含めるのが有利であることがある。
ロム、ニッケル、マグネシウム、硼素、バリウム、ジル
コニウム、モリブテン、ストロンチウム、鉛及び／又は
錫の弗化物を約０．１乃至約１０モル係の濃度で従来の
様に添加剤として含めるのが有利であることがある。
この発明に従って作られたバリスタの降伏電界は、焼結
期間の長さ及び／又は焼結温度の反比例関数として増加
する。
期間の長さ及び／又は焼結温度の反比例関数として増加
する。
金属酸化物の粉末の混合物を前掲特許に記載される方法
に従って調製し、約８００乃至１１００℃の範囲内の温
度で約−乃至約２時間の間焼結する。
に従って調製し、約８００乃至１１００℃の範囲内の温
度で約−乃至約２時間の間焼結する。
約１０乃至約２０モル係の２酸化シリコンを含む混合物
を９００乃至１０５０℃の温度範囲内で焼くことにより
、降伏電界並びに指数αの最適の値が得られる。
を９００乃至１０５０℃の温度範囲内で焼くことにより
、降伏電界並びに指数αの最適の値が得られる。
この発明のバリスタに特有な降伏電界並びに指数αの大
きな値は、添加剤としての２酸化シリコンの制御並びに
低い焼成温度の組合せの効果によって達成される。
きな値は、添加剤としての２酸化シリコンの制御並びに
低い焼成温度の組合せの効果によって達成される。
特定した濃度の２酸化シリコンを含有しない混合物は、
この発明の高電界バリスタの特徴とする、焼結温度の低
下に伴う降伏電界の急激な上昇を示さない様に思われる
。
この発明の高電界バリスタの特徴とする、焼結温度の低
下に伴う降伏電界の急激な上昇を示さない様に思われる
。
降伏電界が高いバリスタの例
Ｂｉ２Ｏ３，Ｃｏ２０Ｃｏ２０３ｌ 、Ｃｒ２Ｏ３の夫
夫の０．４２５モル係と、５ｂ２０３及びＮｉＯの夫夫
０．８５モル係と、以下述べる百分率の５ｉ２０３と、
合せて１００％になる様にするＺｎＯとの混合物を焼結
することにより、バリスタを作った。
夫の０．４２５モル係と、５ｂ２０３及びＮｉＯの夫夫
０．８５モル係と、以下述べる百分率の５ｉ２０３と、
合せて１００％になる様にするＺｎＯとの混合物を焼結
することにより、バリスタを作った。
混合物は従来の標準的なセラミックの作り方によって調
製し、下記の温度で１．５時間の間焼結した。
製し、下記の温度で１．５時間の間焼結した。
図は上に述べた方法によって作られたバリスタの電圧−
電流特性を示す。
電流特性を示す。
曲線Ａは、１６．５モル係のＳｉＯ２を含む混合物を１
１７５℃で焼結した場合の特性である。
１７５℃で焼結した場合の特性である。
この装置の特性は従来から予想し得るところである。
降伏電界は約９５０Ｖ／１１ＪＩｔである。
曲線Ｂは１５モル係の２酸化シリコンを含む場合に１０
００℃で焼成した時のバリスタの特性である。
００℃で焼成した時のバリスタの特性である。
この組成物は指数αが１０″″３アンペア／ｃｒＡで５
１であり、降伏電界が約２ Ｘ １０” Ｖ／ｙｒｕｎ
である。
１であり、降伏電界が約２ Ｘ １０” Ｖ／ｙｒｕｎ
である。
曲線Ｃは１７．５モル係の２酸化シリコンを含み且つ１
０９０°Ｃで焼結した時のバリスタの特性である。
０９０°Ｃで焼結した時のバリスタの特性である。
このバリスタは指数αが１０−３アンペア／ｒｙＡで９
０であり、降伏電界が約１．３ Ｘ １０３Ｖ／Ｕであ
る。
０であり、降伏電界が約１．３ Ｘ １０３Ｖ／Ｕであ
る。
曲線りは２０モル係の２酸化シリコンを含み且つ１００
０℃で焼結したバリスタの特性である。
０℃で焼結したバリスタの特性である。
この組成物は指数αが１０−３アンペア／ｃｒｒｔで５
２であり、降伏電界は３Ｘ１０３Ｖ／ｒ／ｕｎより太き
い。
２であり、降伏電界は３Ｘ１０３Ｖ／ｒ／ｕｎより太き
い。
この発明のバリスタで達成された降伏電界の最高値は、
１５モル係の２酸化シリコンを含む混合物を９４０°Ｃ
で焼結して作ったバリスタの特性であった。
１５モル係の２酸化シリコンを含む混合物を９４０°Ｃ
で焼結して作ったバリスタの特性であった。
このバリスタは降伏電５１．が４Ｘ１０３Ｖ／７ＩＩｊ
ｎより高く、指数αが１０まり犬ぎい。
ｎより高く、指数αが１０まり犬ぎい。
２酸化シリコンの濃度を太き（した降伏電界の高−いバ
リスタの例 ２５モル係の２酸化シリコンを含むバリスタを１０９４
°Ｃで焼結した。
リスタの例 ２５モル係の２酸化シリコンを含むバリスタを１０９４
°Ｃで焼結した。
このバリスタは約１アンペア／ｃｒＡの電流密度で約５
キロボルト／１１ｕｎの電界に耐えた。
キロボルト／１１ｕｎの電界に耐えた。
この装置は降伏電界が強いバリスタの特性を示すが、指
数αが比較的低く０．３５乃至１．７５アンペア／ｃｒ
Ａの電流範囲内で約８である。
数αが比較的低く０．３５乃至１．７５アンペア／ｃｒ
Ａの電流範囲内で約８である。
約１５モル係の２酸化シリコンを含む同様なバリスタは
、この電流範囲内に於ける指数αが２０より大きい。
、この電流範囲内に於ける指数αが２０より大きい。
約３０モル係の２酸化シリコンを含む金属酸化物セラミ
ックはバリスタの特性を示さなかった。
ックはバリスタの特性を示さなかった。
約１０乃至約２５モル係の２酸化シリコンを含む混合物
から作った金属酸化物バリスタ・セラミックは、約１０
００ポル）／Ｗ又はそれ以上の降伏電界を持ち、その為
高圧バリスタ部品の製造に有用である。
から作った金属酸化物バリスタ・セラミックは、約１０
００ポル）／Ｗ又はそれ以上の降伏電界を持ち、その為
高圧バリスタ部品の製造に有用である。
この発明を好ましい実施例について詳しく説明したが、
当業者には種々の変更が考えられよう。
当業者には種々の変更が考えられよう。
従つ℃、特許請求の範囲の記載はこの発明の範囲内に含
まれるこの様な全ての変更を包括するものと承知された
い。
まれるこの様な全ての変更を包括するものと承知された
い。
図はこの発明に従って作った金属酸化物バリスタの電圧
−電流特性曲線を示すグラフである。
−電流特性曲線を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 大部分の酸化亜鉛（ＺｎＯ）と、３酸化ビスマス（
Ｂｉ２０３）と、約ｌＯモル係乃至約２５モル係の２酸
化シリコン（ＳｉＯ２）とを含む混合物を約９００乃至
１０５０℃の温度で焼結することによって形成された反
応生成物から成り、降伏電界が１０−３アンペア／ｃｎ
ｉの電流密度で１２００■／闘より大きく、指数αが１
０より大きいことを特徴とする金属酸化物バリスタ。 ２、特許請求の範囲１に記載した金属酸化物バリスタに
於て、前記混合物が、コバルト、マンカン、アンチモン
、クロム、ニッケル、マグネシウム、硼素、バリウム、
（ジルコニウム、モリブデン、ストロンチウム、鉛及び
錫の酸化物並びに弗化物から成る群から選ばれた材料を
含んでいる金属酸化物バリスタ。 ３ 特許請求の範囲１に記載した金属酸化物バリスタに
於℃、前記混合物を約１／４乃至２時間の間焼結するこ
とを特徴とする金属酸化物バリスタ。 ４ 特許請求の範囲２に記載した金属酸化物バリスタに
於て、前記混合物が１５モル係の２酸化シリコンを含む
金属酸化物バリスタ。 ５ 特許請求の範囲４に記載した金属酸化物バリスタに
於て、前記混合物を９４０℃で焼結した金属酸化物バリ
スタ。 ６ 特許請求の範囲２に記載した金属酸化物バリスタに
於て、前記混合物が１７．５モル係の２酸化シリコンを
含む金属酸化物バリスタ。 Ｉ 特許請求の範囲２に記載した金属酸化物バリスタに
於て、前記混合物が２０モル係の２酸化シリコンを含む
金属酸化物バリスタ。 ８ 特許請求の範囲２に記載した金属酸化物バリスタに
於て、前記混合物が１０乃至２０モル係のＳｉＯ２を含
み、１０５０乃至９００°Ｃの温度で焼結された金属酸
化物バリスタ。 ９ 特許請求の範囲２に記載した金属酸化物バリスタに
於て、３酸化ビスマス、３酸化コバ／１／）、２酸化マ
ンガン及び３酸化クロムを夫々０．４２５モル係を含む
と共に、３酸化アンチモン及び酸化ニッケルを夫々０．
８５モル係含む金属酸化物バリスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US72105276A | 1976-09-07 | 1976-09-07 | |
| US000000721052 | 1976-09-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5344900A JPS5344900A (en) | 1978-04-22 |
| JPS5912001B2 true JPS5912001B2 (ja) | 1984-03-19 |
Family
ID=24896335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52106840A Expired JPS5912001B2 (ja) | 1976-09-07 | 1977-09-07 | 金属酸化物バリスタ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5912001B2 (ja) |
| DE (1) | DE2739848A1 (ja) |
| FR (1) | FR2363872A1 (ja) |
| GB (1) | GB1580549A (ja) |
| NL (1) | NL184246C (ja) |
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- 1977-09-03 DE DE19772739848 patent/DE2739848A1/de active Granted
- 1977-09-06 FR FR7726939A patent/FR2363872A1/fr active Granted
- 1977-09-07 NL NL7709862A patent/NL184246C/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-09-07 GB GB3735577A patent/GB1580549A/en not_active Expired
- 1977-09-07 JP JP52106840A patent/JPS5912001B2/ja not_active Expired
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| EP0667626A3 (en) * | 1994-02-10 | 1996-04-17 | Hitachi Ltd | Voltage dependent nonlinear resistance and manufacturing process. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2363872B1 (ja) | 1983-03-11 |
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| NL184246C (nl) | 1989-05-16 |
| GB1580549A (en) | 1980-12-03 |
| JPS5344900A (en) | 1978-04-22 |
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