JPS59136901A - 非直線性素子 - 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】 産業上の利用方形 本発明は、ハリ゛スタと正局性サーミスタとを結合させ
たネ（″金型多機能の非直線性素子に関する。

従来技術 バリスタは、第１図に示すように、電極間に加えられる
印加電圧によって電７＆か急激に変化し、印加電圧がバ
リスタ電圧Ｖｚを越える範囲で電流か急激に増加する特
異な特性を示す。この特性に着目し、バリスタは、音響
機器に関連する小型直流モークのノイズ防止、リレー接
点の保護、半導体素子の静電気に対する保護、カラーテ
レビブラウン管回路の放電吸収等の手段として、従来よ
り広く利用されている。また、バリスタは、第２図に示
すような電気的等価回路を示し、バリスタ特性ｖ２に対
して並列的に接続される静電容量Ｃｚを有するので、こ
の静電容量Ｃ’ｚの値により低周波帯域（ＡＭ帯）から
高周波帯域（ＵＨＦ、ｌｉｐ　）迄の雑音吸収機能をも
併せ持つ。なお第２図において、Ｒｚはバリスタの内部
抵抗である。

従来技１ｊｐｉの欠点 ところが、バリスタはバリスタ電圧Ｖｚ付近のサージエ
ネルギーに対しては、有効なサージ吸収手段として機能
するが、誘導雷、雷サージもしくは自動車のバッテリ等
の高エネルギー源または高圧電源回路等に使用する場合
に、通常、バリスタによって保護し得る以上の過渡現象
的高エネルキーが、＜リスクにカロえられ、バリスタが
破壊されてし・まうことがあった。そこでこれらの高エ
ネルギー源または高電圧電源回路等においてバリスタを
使用する場合、従来は第３図に示すように、バリスタに
直列にヒユーズＦを接続し、該ヒユーズＦの溶断により
、過度現象的高エネルキーによる破壊からバリスタを保
護していた。しかしながら、ヒユーズＦは一般に溶断に
至るまでに、一定のパワーと時間が必要であり、そのた
めに瞬時に発生する過渡現象に対しては応答性が悪く、
バリスタが破壊されてしまう。しかも、一旦溶断に至れ
ば、修理交換が終了するまで、機器全体の機能が停止し
てしまうという最も効率が悪く、かつ不経済な状態を呈
していた。

本発明の目的 そこで本発明は、過渡応答特性か良好で、自己回復機能
を持ち、各種回路機器を過渡的異常高電圧から保護する
機能に優れ、しかも雑音除去機能及び温度」二昇に伴う
過熱から保護する機能をも（ｊ＋せ持つ多機能複合型の
非直線性素子を提供することを目的とする。

本発明の構成 上記目的を達成するため、本発明に係る非直線性素子は
、バリスタと正特性サーミスタとを電気的に的タリに接
に；Ｊ　して成ることを特徴とする。

即ち本発明に係る非直線性素子は、第４図の等価回路に
示すように、等価的にバリスタ特性Ｖ２、内、９１（抵
抗Ｒｚ）ｊｒυ・静電容ｊ書’ｔＨＣｚの並夕１ｊ接続
で表現されるバリスタ１に対して、正刑性サーミスタ２
を′ＩＥ気的に直列に接続し、バリスタ１の一端及び］
Ｉ特正特性サーミスタ一端から端子３及び４をそれぞれ
引出した回路構成となる。

前記正特性サーミスタ２は、周知のように、正の抵抗温
度係数を有するチタン酸バリウム系半遵゛　体磁器によ
って構成され、身’＋　５図に示すように、ある４゜＋
ｆ疋温凪Ｔｐ″に辻すると電気抵抗値が急激に増大する
牛５異な正の抵抗温度特性を示し、また第６図の如く、
印加電圧■がある特定電圧Ｖｐを越すと゛上流■か社少
する電圧−電流特性を示す。第６図において、′上流Ｉ
が最大値Ｉｍに達するまでの領域（イ）は負特性領域に
該当し、電流■が最大値Ｉｍから減少して行く領域（ロ
）は正特性領域に１１１Ａ当する。

従って、第４図に示した如く、正特性サーミスタ２をバ
リスタ１に対して電気的に直列に接続した場合、第１図
に示したバリスタの電圧−電流特性と、第６図に示した
正特性サーミスタの電圧−電流料性とを合成した特性を
引出すことができる。第７図はその合成特性の一例を示
しており、曲線Ｌ１がバリスタｌの電圧−電流特性、曲
線Ｌ２がｉＥ特性サーミスタの電圧−電流特性である。

曲線Ｌ１と曲線Ｌ２の設定条件として、第７図では、正
特性サーミスタ２の最大電流Ｉｍを与える電圧Ｖｐをバ
リスタ電圧ｖＺより小さい値とし、曲１ｆｌＬ２が曲線
Ｌｌに対して正特性領域（ロ）においてバリスタ電圧Ｖ
ｚの付近で交叉するように設定しである。ただし、曲線
Ｌ１と曲線Ｌ２は、バリスタ１及び正特性サーミスタ２
の材料の選択等によって例えば点線のよ−うに変更され
、合成特性もそれに伴って変更される。

第４図の回路図において、端子３−４間に印加される電
圧Ｖ３４は、バリスタ１と正特性サーミスタ２とによっ
て分圧される。バリスタ１の分圧電圧ｖ１かその／へリ
スク電圧Ｖｚより小さい領域ぞは、バリスタ１がオフで
あるため、端子３−４間には７へリスクｌの電圧−電流
特性曲線Ｌｌに従って制限された極〈僅かの電流が流れ
るだけである。一方、サージ電圧入力等によって、バリ
スタｌの分圧電圧■１かそのバリスタ電圧Ｖｚを越えよ
うとすると、バリスタ１がバリスタ電圧Ｖｚでオン状態
になり、第７図の特性曲線Ｌ１に従って大電流が流れよ
うとする。ところが、へリスク１には正特性サーミスタ
２が直列に接続されている。正特性サーミスタ２の１圧
−電流特性は、曲線Ｌ２で示される如く、電圧か高くな
ると電流を絞る特性である。このため、端子３−４間の
全体としての電流は正特性サーミスタ２の電圧−電流特
性によって制限された小さな値となり、／バリスタ１の
破壊が防止されることとなる。しかも、上述の電流制御
機能は、従来のヒユーズ等を用いたものと異なって、入
力電圧の変動に追従して迅速に行なわれるから、過渡現
象等のように、時間的変動の速い電圧変動に対しても充
分追従することができる。また、サージ電圧が通過した
後は、バリスタ１及び正特性サーミスタ２は自己回復機
能により、サージ電圧入力前の状態に直ちに回復するか
ら、ヒユーズ等と異なって、当該非直線性素子によって
保護しようとする回路または機器の機能停止を招くこと
もない。

更に、正特性サーミスタ２は自己発熱のみならず、外部
からの加熱によって特定温度Ｔｐを越した場合も、抵抗
値が急激に増大する。従って、正特性サーミスタ２を熱
検出素子として発熱部分に熱結合させることにより、当
該部品を温度上昇に伴う過熱から保護し得る過熱保護機
能をも併せ持つ非直線性素子を実現することができる。

また、正特性サーミスタ２を接続しても、バリスタ１と
しての基本的な機能が失れる訳ではなく、静電容量Ｃｚ
はそのまま存在するから、雑音消去機能をも備えた非直
線性素子となる。

上記説明では、バリスタｌと正特性サーミスタ２とをそ
れぞれ一個づつ備えたものについて説明したが、バリス
タ１及び正特性サーミスタ２の個数は対象とする入力電
圧の値に応して複数個とし、直列または並列に接続され
たバリスタ群と、回杆の接続に成る正特性サーミスタ群
とを直列に接わ５する回路構成としてもよい。なお、バ
リスタ１は、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）系、酸化錫
（５ｎ０２　）系、酸化鉄（Ｆｅ２０３）系、酸化チタ
ン（Ｔｉ０２）系等またはＺｎＯ系等、従来より知られ
ているものを広く使用することができる。

次に実施例により、本発明に係る非直線性素子の共体的
な構造について説明する。

実施例 第８図乃・金弟１９図は何れも本発明に係る非＋＋’＋
’、　！ｉ性素子の各実施例を示している。まず、第８
図及び第９図の実施例では、円板または角板状等の適当
な形状に形成されたバリスタ素体１０１の厚さ方向の両
面に、電極１０２及び１０３を形成したバリスタ１と、
これと同様の形状のサーミスタ人体２０１の厚さブノ向
の両面に電極２０２及び２０３を被着形成した正特性サ
ーミスタ２とを、電極１０３と電極２０２が互いに対接
するようにして直列に重ね合せ、電極１０２及び電極２
０３にリード線３及び４を半田５及び６によって固着し
、全体を絶縁樹脂７によって被覆した構造となっている
。電極１０３と電極２０２との間は電極形成用もしくは
接着用の導電性ペーストまたは半田等によって固着する
。

本発明に係る非直線性素子は、基本的には第４図の等価
回路を構成すれば良く、従ってバリスタｌと正特性サー
ミスタ２とを別個の単体として、リード線等て直列接続
する構造を取ることも可能であるが、第８図及び第９図
に示すように、バリスタ１と正特性サーミスタ２とを互
いに接着して一体化した構造であると、小型かつ軽量で
、コストの安価な非直線性素子が得られる。

次に第１０図及び第１１図の実施例の基本的な構造は、
第８図及び第９図に示したものと同様であるが、リード
線３．４の引出構造が異なる。即ち第８図及び第９図の
実施例では、リード線３゜４を軸方向に引出していたが
、第１０図及びｉ１１図の実施例では１）−ド線３．４
はラジアル方向に引出しである。このような構造である
と、′１Ｅ１部品として多用されている他のディスクリ
ート部品と同様に扱う　　ことができるので、プリント
回路ノ。（板に対して自動装着機によって自動装♀ｊて
きる等の利点か得られる。

次に第１２図及び第１３図の実施例では、正特性サーミ
スタ２の一面側に設けて電極２０３を接地板８に半田等
の導電性接着材によって固着すると共に、バリスタ１の
電極、１０２にネジど９の結合機構をイｊする金具端子
９を同様の導電性接着材によって固７１シた構造となっ
ている。このような構造であると、入力☆；１６子の電
力容量か大きくなるから、誘導雷、雷サージもしくは自
動車のバッテリ等の高エネルギー源または高圧電源回路
等に使用するのに好適な非直線性素子が得られる。また
、接地板８を発熱源に熱結合させることにより、過熱保
護機能を有する非直線性素子として使用することも１１
丁能である。

更に第１４１Δ及び第１５図の実施例では、バリスタ１
の電極１０２及び正特性サーミスタ２の電極２０３に、
ネジ等の結合機構を有する金具端子１０及び１１ぞ固着
した構造となっている。この実施例の場合も、誘導雷、
雷サージもしくは自動車のバッテリ等の高エネルギー源
または高圧電源回路等に使用するのに好適な非直線性素
子が得られる。しかも金具端子１０．１１にネジ等の結
合機構を有しているので、複数の非直線硅素子を直列に
接続し、より大容量化することかできる。

第１６図及び第１７図の実施例ては、バリスタ１に対し
て複数個の正特性サーミスタ２を直列に接続したものを
示し、また第１８図及び第１９図の実施例では、バリス
タ１に対して複数の正特性サーミスタ２を並列に接続し
たものを示している。複数の正特性サーミスタ２を並列
接続する手段として、第１９図の実施例では一個の正特
性サーミスタ素体の一面側に分割型ｇｉ１２〜１４を設
け、これらを電気的に共通に接続すると共に、他面側に
共通電極１５を設け、該共通電極１５にバリスタ１の電
極１０３を固着した構造となってい　。

る。

本発明の効果 以ヒ述べたように、本発明は、バリスタと正特性サーミ
スタとを゛電気的に直列に接続して成ることを特徴とす
るから、過渡応答特性が良好で、自己回復機能を持ち、
各種回路機器を過渡的異常高電圧から保護する機能に優
れ、しかも雑音除去機能及び温度」二昇に伴う過熱から
保護する機能をも併せ持つ多機能複合型の非直線性素子
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はバリスタの電圧−電流特性図、第２図はバリス
タの電気的等価回路図、第３図はバリスタに対してヒユ
ーズによる保護機能を持たせた従来の電気回路図、第４
図は本発明に係る非直線性素子の電気的等価回路図、第
５図は正特性サーミスタの抵抗温度特性図、第６図は同
じく電圧−電流特性図、第７図は本発明に係る非直線性
素子の動作を示すための電圧−電流特性図、第８図は本
発明に係る非直線性素子の正面断面図、第９図はその側
面図、第１０図は本発明に係る非直線性素子の別の実施
例における正面断面図、第１１図は同じくその側面図、
第１２図は本発明に係る非直線性素子の更に別の実施例
における正面断面図、第１３図は同じくその側面図、第
１４図は本発明に係る非直線性素子の更に別の実施例に
おける正面断面図、第１５図は同じくその側面図、第１
６図は本発明に係る非直線性素子の別の実施例における
電気回路接続図、第１７図は同じくその具体的な構造を
示す正面断面図、第１８図は更に別の実施例における電
気回路接続図、第１９図は同じくその具体的な構造を示
す正面断面図である。 ｌ・・・／ヘリスフ　２・・・正特性サーミスタ第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 １　　　　　　　ど 第１４図　　　　　第１５図 第１６図 第１９図 手糸完ネ山正書 昭和５８年４月２８日 ２、発明の名称 非直線性素子 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　　　東京都中央区日本橋−丁目１３番１号氏名　
　　（３０６）ティーディーケイ株式会社代表者　　大
　歳　　寛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　バリスタと正特性サーミスタとを電気的に１
   １り列に接ｓａ　して成ることを特徴とする非直性素子
   。 （２）　前記バリスタと前記正特性サーミスタと。 は、′心構の一つを互いに対接させて結合したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の非直線性素子。 （３）　、　　＋ｉＤ記バリスタと前記正特性サーミス
   タの他の゛「し極に、それぞれリード端子を接続したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の非直線性
   素子。 （４）　前記リード端子のそれぞれは、前記／Ｘリスク
   及び前記正特性サーミスタの電極形成面と直交する方向
   に引出したことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の非直線性素子。 ′　　（５５前記リード端子のそれぞれは、前記／大す
   スク及び前記正特性サーミスタの電極形成面と平行する
   方向に引出したことを特徴とする特２’ｌ、ｊｉ’Ｊ求
   の範囲第３項に記載の非直線性素子。 （６）　前記リード端子の少−なくとも一つは、結合機
   構（−ｊの金具端子で成ることを特徴とする特１．′Ｉ
   ５１！ｊ求の範囲第３項に記載の非直線性素子。 （７）　前記リード端子の他ブラは、接地板または放熱
   板で成ることを特徴とする特訓ｉ：ｊ’ｌ求の範囲第６
   項に記載の非直線性素子。