JPS59147404A - 電圧依存性非直線抵抗体磁気組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は各種電気機器、電子機器において異常電圧吸収
用及びノイズ除去用などに利用される電圧依存性非直線
抵抗体（以下バリスタと呼ぶ）を作るのに好適な電圧依
存性非直線抵抗体磁器組成物に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、各種電気機器、電子機器における異常高電圧（以
下サージと呼ぶ）の吸収、雑音の除去、火花消去などの
ために電圧依存性非直線抵抗特性を有するＳｉＣバリス
タやＺｎＯ系バリスタなどが使用されていた。このよう
なバリスタの電圧−電流特性は近似的に次式のように表
わすことができる。

Ｉ−（Ｖ／Ｃ）（Ｌ ここで、■は電流、■は電圧、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バリスタのαは２〜７程度、ＺｎＯ系バリスタで
ばαが６０にもおよぶものがある。このようなバリスタ
はサージのように比較的高い電圧の吸収に優れた性能を
有しているが、誘電率が低く固有静電芥址が小さいため
、バリスタ電圧以下の低い電圧の吸収（例えばノイズな
ど）に対してはほとんど効果を示さず、また誘電損失角
（ｔａｎδ）も５〜１０％と太きい。

一方、これらのノイズなどの除去には組成や焼成条件を
適当に選択することにより、見かけの誘電率が５×１０
〜６　Ｘ　１０’程度でｔａｎδが１％前後の半導体磁
器コンデンサが利用されている。

しかしこの半導体磁器コンデンサはサージなどによりあ
る限度以上の電流が素子に印加されると破壊したり、コ
ンデンサとしての機能を果たさなくな４たりする。

」１記のような理由で電気機器、電子機器においては、
サージ吸収やノイズ除去などの目的のためには、通常バ
リスタとコンデンサ及び他の部品（例えばコイル）とを
組み合わせて使用され、例えばノイズフィルタはこのよ
うな構成になっている。

第１図は一般的な従来のノイズフィルタ回路を示し、第
２図はバリスタとコンデンサ及Ｏ・コイルを組み合わせ
て構成された従来のノイズフィルタ回路を示しており、
１はコイル、２はコンデンサ、３はバリスタである。

しかし、このような第２図に示す構成は機器内部におけ
る部品点数が多くなる上に機器の小形化動向に相反する
という欠点を有していた。

発明の目的 本発明は」１記のような従来のサージ吸収、ノイズ除去
における欠点を除去し、バリスタとコンデンサの両方の
機能を有し、１個の素子でサージ吸収、ノイズ除去が可
能な複合機能を有するバリスタ素子を作るのに好適な磁
器組成物を提供することを目的としている。

発明の構成 本発明は上記のような目的を達成を達成するために　Ｓ
ｒＴｉＯ３と、半導体化促進用金属酸化物としてＴａ　
Ｏと、Ｌａ、Ｓｃ、’Ｙ、Ｃｓ、Ａｕ　がらな　６ る群かも選択された少なくとも１１ψ類以上の元素を所
定量含有する構成とした電圧依イフ、性非直線抵抗体磁
器組成物を提案するものである。

実施例の説明 以下に本発明を実施例を上けて具体的に説明する。

〈実施例１〉 ＳｒＴｉＯ３とＴ　ａ　２０５とＬａ２Ｏ３を下記の第
１表に示した組成比になるように秤量した後、ボールミ
ルなどにより湿式で６時間混合し、乾燥させた後、空気
中で１０００〜１２５０℃、１〜５時間仮焼する。その
後、ボールミルなどにより湿式で４時間粉砕し、乾燥さ
せた後、有機バインダー（例えはポリビニルアルコール
など）を８ｗｔ％加え造粒した後、８．０（１１１１１
１，）φＸ　１．０（ｒＲｍ・）ｔの形状にプレス圧１
　、Ｏｔ／ｃｉで加圧成型した。この成型体を還元雰囲
気（例えばＮ２−Ｈ２＝１０＝１）にて１３００〜１４
６０°Ｃで１〜６時間焼成した。こうして得られた焼成
体の比抵抗は０．１〜０．８０−口で、−＋Ｖ均粒径は
２０〜５０１ｔｍであった。次に、この焼成体を空気中
で１０００〜１３００″ＣでＱ、５〜５時間焼成し、第
３図の焼結体４を得た。さらに、上記焼結体４の両平面
をＳｉＣなとの研磨剤で研磨し、Ａｑなとの導電性金属
を用いて電極５，６を形成した。上記電極５，６の径は
５．０（ｍＩＩ、）φ　とした。

このようにして得られた素子の′時性を第１表に併せて
示す。

（以　　　下　　　余　　　白） ここで、素子のバリスタとしての特性評価は上述した電
圧−電流特性式 ％式％） （ただし、■は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定
数、α−、非直線指数）におけるαとＣによ。

って行うことが可能である。しかし、Ｃの正確な測定が
困難であるため、本発明においては１ｍＡのバリスタ電
Ｍシを流した時の単位厚み当りのバリスタ電圧（以下、
ｖ１ｍＡ／”と呼ぶ）の値と、α−１／　ｎＯｑ　（”
１０ｎ八へｖ１ｍＡ）〔ただし、”１ＯｎＡは１０ｍＡ
のバリスタ電流を流した時のバリスタ電圧、７１ｍＡは
１ｍＡのバリスタ電流を流した時のバリスタ電圧〕の値
によりバリスタとしての特性評価を行っている。また、
コンデンサとしての特性評価は測定周波数１ｋｌｌｚＫ
おける誘電率ε、誘電損失角ｔａｎδで行っている０上
記のテークは還元雰囲気における焼成温度、時間を１４
００′Ｃ１２時間、空気中での焼成温度、時間を１２０
０°Ｃ，３時間で行ったものである。

第１表に示したようにＴ　ａ　２０６は添加量が０．０
０５モル％以上になると焼成時にＳｒＴｉＯ３−を主体
とする結晶の格子内に固溶し、原子価制御により焼結体
の比抵抗を１．ＯＱ−σ　前後に下げることができるた
め、空気中で再焼成することによりバリスタとしての使
用が可能である。しかし、Ｔ　ａ　２０５が１０．００
０モル％を越えるともはや固溶しなくなり、焼結体の比
抵抗が犬きくなり、バリスタとしての使用には不適当と
なる。

Ｌ　ａ　２０３は焼成時に５ｒＴｉｏ３を主体とした結
晶の粒界に偏析し、粒界層の比抵抗を増大させ、焼結体
の非直線性を大きくするのに寄与する。

このような効果が現われるのは、Ｌａ２Ｏ３の添加量が
０．００５モル％以」二になった時である。才だ、Ｌａ
２Ｏ３の添加量が１０．０００モル％を越えると誘電損
失角ｔａｎδが増大し、誘電率εは徐々に減少し、非直
線指数αも減少する。

また、単位厚み当りのバリスタ電圧（■１ｍＡ／ｍｕ、
　）はＴ　ａ　２０５が０．００５　モル％未満の場合
、焼結体の比抵抗が太きいため大きな値になる。さらに
、Ｔａ２ｏ６とＬａ２ｏ３の添加量の合計が大きくなる
程焼結体の比抵抗が犬きくなるため、ｖ１ｍＡ／＃ｎ・
は一般的に大きな値となる。

従って、バリスタとコンデンサの両方の機能を同時に満
足する範囲は、Ｔａ　２０５０．００５−１０．０００
モル％、Ｌａ　Ｏ０，００６〜１０．０００モル％であ
る。

　　３ 〈実施例２〉 Ｓ　ｒ　Ｔ　ＩＯ３とＴａ２ｏ５とＹ２Ｏ３を下記の第
２表に示した組成比にし、上記実施例１と同様の操作で
混合、成形、焼成を行い、同様の条件で測定をした結果
を第２表に示す。

（以　　　下　　　余　　　白） ＝２（ 第２表に示したようにＴａ２０５は添加量が０．００５
〜１０．０００モル％の範囲で焼結体の比抵抗を下げる
のに富力し、空気中で再焼成することによりバリスタと
しての使用が可能である。

Ｙ２Ｏ３は焼成時にＳｒＴｉＯ３を主体とする結晶の粒
界に偏析し、粒界層の比抵抗を増大させ、焼結体の非直
線性を大きくするのに寄与する。このような効果が現わ
れるのは、Ｙ２Ｏ３の添加量がｏ、ｏｏｓ　モル％以上
になった時そある。寸だ、Ｙ２Ｏ３の添加量が１０．０
００モル％を越えると誘電損失角ｔａｎδが増大し、誘
電率εは徐々に減少し、非直線指数ａも減少する。

また、単位厚み当りのバリスタ電圧（ｖｌ　ｍＡ／ａｎ
　）は、Ｔａ　Ｏが０．００６−Ｅニル％未満の場合は
　　５ 焼結体の比抵抗が大きいため大きな値になる。さらに、
Ｔａ２０６とＹ２Ｏ３の添加量の合計が大きくなる程焼
結体の比抵抗が大きくなるため、ｖ１ｍＡ／鵡は一般的
に大きな値となる。

従って、バリスタとコンデンサの両方の機能を同時に満
足する範囲は、Ｔａ２Ｏ，ｏ、ｏｏ５〜１０．０ＯＯモ
ル％、Ｙ２Ｏ３０，Ｏｏ６〜１ｏ、０００モル％である
。

なお、実施例１．２ではＬａ２ｏ３．Ｙ２Ｏ３について
のみそれぞれ単独で用いる場合について説明したが、こ
れらに代えてＳｃ、Ｃｓ　、Ａｕの酸化物をそれぞれ単
独で上記所定量の範囲で用いても同様の効果が得られる
ことを確認した。また、これらＬａ　、Ｙ　、　Ｓｃ　
、Ｃｓ　、八Ｕの酸化物を２種類以上、金言１での添加
量が上記所定量の範囲になるようにして用いても同様の
効果が得られることを確認した。

上記の素子を使用して第４図に示すような回路を作り、
第５図に示すようなノイズ入力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Ｂに示すようにノイズ
をおさえることができた。

第５図で７は本発明の素子、８はコイルである。

なお、第１図に示す従来のフィルタ回路の出力状況は第
５図の出力状況曲線Ｃの通りであり、十分にノイズを除
去していない。壕だ、第２図に示すバリスタを含む従来
のフィルタ回路では、本発明による素子を用いた第４図
の回路に類似した効果が得られ゛るが、バリスタを別個
に必要とするだけ部品点数が多くなる。

発明の効果 以」−述べたように本発明による磁器組成物を利用した
素子は従来にない複合機能を有し、バリスタとコンデン
サの２つの役割を同時に果たすことが可能であり、従来
のノイズフィルタ回路を簡略化し、小形、高性能、低コ
スト化に寄与するものであり、各種電気機器、電子機器
のザージ吸収、ノイズ除去へと応用を広げることができ
、その実用上の価値は極めて太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ従来におけるノイズフィルタ
回路を示す回路図、第３図は本発明による磁器組成物を
用いた素子の断面図、第４図は第３図の素子を用いたノ
イズフィルタ回路を示す回路図、第５図は本発明と従来
のノイズフィルタ回路による入力ノイズと出力ノイズの
状況を示す特性図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名品　
１　因 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ５ｒＴｉ○３’ｉ８０．０００〜９９．９９０モル％、
   半導体化促進用金属酸化物としてのＴａ２Ｏ，を０．０
   ０５〜１Ｑ、０００モル％、Ｌａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｓ、Ａ
   ｕからなる群から選択された少なくとも１種類以上の元
   素を酸化物の形にしてｏ、ｏｏｓ〜１０．０００モル％
   含有することを特徴とする電圧依存性非直線抵抗体磁器
   組成物。