JPS59157981A - 電子回路保護素子 - 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】 本発明は、バリスタ及びアレスタの両長所を兼ね備えた
電子回路保護素子に係り、更に詳・しくけ、定常状態で
は高抵抗体素子を通して微弱電流全通電し、過度的にサ
ージ電圧が印加された状態では高抵抗体素子の抵抗値と
サージ電流値との積による電圧降下によりトリガ放電（
励起放電）を生成させ、その付勢によって瞬時ｆ大電流
の主放電に転移させて高速度にサージ電流を吸収するこ
とを特徴とした電子回路保護素子に関する。

従来より、電子回路に加わる過度的なサージ電圧や雷マ
等による電子回路素子の損傷を側設するため第１図に示
す如く、金属酸化物等の非線形抵抗素子からなるバリス
タや容器に収容しｉ放！ギャップの放電を利用するアレ
スタ等のサージアブソーバ（図ではアレスタ）’７５Ｅ
、竜子回路保議素子として電子回路に接続されて使用さ
れている。

しかし、これらのサージアブソーバはいずれも一長一短
を有している。即ち、前者のバリスタはサージ電圧或い
はサージ電流への応答速度が速く、ｌθ〜９秒程度の短
時間でサージを吸収できる優り一た特性を有しているが
、他面静電容量が大きい（２００〜８００　Ｐ　Ｆ程度
）ため、自励発振を生じたり、サージ電圧以外に正規の
信号波形を歪せたりする等の不都合が生じ、また電流耐
量、つ甘りサージ電圧全吸収する際にサージアブソーバ
に流し得る電流値が小さい欠点がある。

一方、アレスタは、サージ電圧或いはサージ電流への応
答速度が１０−６秒程度と遅いために、急峻なサージに
対しては電子回路素子が損傷してしまうなどの欠点があ
る。他面、静電容量が小さい（２〜５Ｆ’Ｆ程度）ため
に、上述したよりな自励発振や信号波形を歪せたりする
こよがなく、また電流耐量が大きいので小言なアレスタ
で大きなサージを吸収できる利点がある。

更に、上述のサージアブソーバの構造および動作などに
ついて補足的に説明する。放電ギャップの放電を利用し
たアレスタは、第１図に示す如く、容器５中に微小ギャ
ップを隔てて電極４．４′が対向して配置された構造と
なっているｂ基本動作はアレスタに印加されたサージ電
圧値が放電開始電圧を越えると、電極４，４′間に放電
Ｍ’に生じて、アレスタの外部引出し端子３，３′間の
電圧はグロー放電電圧乃至アーク放電電圧に維持され、
同時にサージ電圧による瞬時的な大電流はアレスタの放
電電流として通じ、サージ電流が吸収される。しかし、
この場合アレスタでの放電の生成は、サージ電圧が加わ
ると同時に放電が発生するのではなく、サージ電圧が加
わった後放電が発生するまでには放電の遅れが生じる。

この遅れ時間は、アレスタが設置されている周囲条件、
つまりアレスタの内部での初期電子の状態によって定ま
り、暗黒中に設置されたときは、放電の生成時間が数分
の１秒程度に及ぶことが知られており、この現象が応答
速度を低下させる原因となっている。しかし、一旦放電
が生成すると、火花的に放電電流を通じることになるの
で、大きなサージ電流が吸収さり、る。

一方、金属酸化物で構成されたバリスタは第２図に示す
ような電圧、を流の非線形特性を利用することによりサ
ージを吸収しているが、その構造は第３図に示す如く、
外部引出し線３，３′を導出した一対の対向電極４，４
′間に金属酸化物７ｆ：配しており、その動作面積が太
きいためにアレスタに比べ静電容量が犬きくなっている
。

本発明は、上述の点に鑑み案出され、たもので、サージ
電圧およびサージ電流に対して応答速度が速いうえに、
静電容量が小さく、また電流耐量の大きな電子回路保護
素子、つｔリバリスタとアリスタの両利点を兼ね備えた
サージアブソーバを提供することを目的とする。

以上の目的達成のため本発明者等は、理論的及び実験的
に検討を行疫った結果高抵抗体素子全基体として、その
外周に、外部引出し線を設けた電極を所定の間隔を隔て
て形成し、これを真空容器中に収容すると共に、上記真
空容器内部にガス媒質全封入したこと全特徴とする電子
回路保護素子を発明したものである。

以下、図面に基づき本発明の一実施例を詳述する。第４
図は本発明の一実施例に係る電子回路保護素子（サージ
アブソーバ）を示すものであり、第４図囚に示す如く、
電子回路保護素子１は、基体としての高抵抗体素子２の
外周両端に、外部引出し線３．３’ｉ導出した一対の電
極４゜４′１所定の間隔ｄ−１隔てて対向させ、接触抵
抗が小さくなるように嵌着し、これ全ガラス等よりなる
真空容器５内に収容した構造となっており、更に容器５
の内部にＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガス、窒素ガス、若し
くは炭酸ガス等の単体又は複合体のガス媒質６を封入し
ている。

上述の構成とした電子回路保護素子１の動作　　゛原理
は、第４図の）に示すように外部引出し線３゜３′間に
サージ電圧が加えられると、高抵抗体素子２（その電極
４，４′間の抵抗値Ｒが例えば数ＭΩ乃至数十ＭΩ）を
通して微弱電流（その電流値ｉが例えば数μＡ乃至＋数
μＡ）が流れる。この状態では電極４，４′間にｉと凡
との積に相当する電圧降下Ｖ　ｄが生ずる。この場合■
ｄの値全ガス媒質封入空間に於ける電極４，４′間の放
電開始電圧ｙｂと同−又はそシ１．より大きな値、つま
りｖｄ≧Ｖ　ｌ）に定めておくと、電極４，４′間の空
間にトリガ放電（励起放電）Ｔが生じ、この付′＠−に
よって亀修４，４′間ＩＣ瞬時的に犬′きな放電電流を
通ずる事故′を耗Ｍ［移行してサージ電流が流れ、サー
ジ電圧が吸収される。上述の過程は現象全問らかにする
ため段階的に説明し７ヒが、現象の進展速度、つまり応
答速度は失陥の結果、バリスタの応答速度と同程度の約
１０−９秒となっていて優わた特性を有している。尚、
上述の放電開始電圧ｙｂの値は、封入ガス媒質の′Ａ＠
類、ガス圧、電極１１１ｊ積及び電極間距離等を適宜選
定することによって設定できる０また、電子回路素子累
子に封入するガス媒質６の圧力Ｐと、高抵抗体素子の両
端に嵌着した電極４，４′の対向する先端距離ｄさの関
係は、放電開始電圧■ｂに関スるパッシェンの法則によ
るガス圧Ｐと電極間距離ｄとの積（Ｐ、ｄ値）’ｅｂｂ
の最小値の付近又はこの範囲より大きな領域に定めるこ
とが好ましい。さて、保護すべき電圧が設定さ、れたと
き、本発明の電子回路素子素子ＩＫよりサージ電圧を吸
収するためには、上述し７た様に高抵抗体素子２の電極
４，４′間の抵抗値Ｒ１封入するガス媒質６０種類、ガ
ス圧Ｐおよび電極間の対向距離ｄの値を定める必要があ
る。この場合吸収するサージ電圧の値に大幅な差違が々
いときには、Ｒ及びｄの値を一定値として、Ｐを調整す
ることによりサージ電圧に対応させることができる。上
述の如く本発明の電子回路保護素子では、電極面積やガ
ス媒質の種類および圧力を選定することにより大きなサ
ージ電流を高速度に吸収できるこ七から、それほど形状
を大きくしなくても雷！等による大きなサージ電流に対
しても電子回路素子を保護することができる。

尚、第４図に於ける高抵抗体素子２は、例えばＳｉＣ，
ＺｎＯ、ＴｉＯ２，ｋ”ｅｚｏ３等の非線形特性を有す
る材料から成る素子が適しているが、こわに限定畜れる
ことなく、線形特性を有する素子や、基体の電極と接す
る部分が線形特性を有し、その他の部分が非線形特性を
有する複合素子であってもよい。また、本実施例では、
対向電極が一組の例を示したが、必要に応じて複数組の
対向電極全具備する構造と成すことも可能である。更に
その形状も実施例に示した円柱形状以外に、断面が長円
状捷たは橢円状等任意の形状に採り得る。

同、本実施例と形状的に類似するサージアブソーバとし
て、特開昭５５−１２８２８３号公報に記載のアレスタ
があるが、その構造に第５図に示す如く、線条８によっ
て分割さｈｆｃ導電性薄膜９を円筒状のセラミック等の
絶縁物質１０で構成さｈた基体の表面に付着させ、その
両端部にリード線３，３′を有する電極４，４′を取付
けたものであり、動作的にも線条８によって形成される
ギャップの両端に加わるサージ電圧により空間的に火花
放電を生起させ、更にこれを電極４．４′間の主放電に
移行させてサージ電流を通電させる動作原理に基づいて
いるため、サージ電圧の吸収への応答速度が１０−６秒
程度の低速度となっている。

第６図は、本発明の他の実施例の真空容器を省略した側
面図であり、高抵抗体素子２への電極４，４′の取付は
位置について第４図の実施例が高抵抗体素子２の表面と
同一平面になるように嵌着させているのに対し、表面か
らはみ出して嵌着させた構造となっている他は、その他
の構造、動作原理及び作用効果は、第４図の実施例と実
質的に同一である。

更に第７図に示す本発明の他の実施例は、雷９に於ける
避雷器としてのサージアブソーバに適用した場合で、高
抵抗体素子２の両端に、引出し端子３，３′を有する対
向電極４．４”ｉ嵌着（７、こ、ｌ′Ｌヲガス媒質６を
封入したセラミックより成る真空容器５中に収容したも
のである。本実施例も、基本構造、動作原理及び作用効
果１ｌ−ｊ第４図の実施例と実質的に同一である。

以−ヒ、詳述の如く、本発明の電子回路保護素子は、線
形又は／及び非線形特性の高抵抗体素子全基体として、
該基体の外周に外部引出し線を接続した電極を所定の間
隔を隔てて嵌：看し、こ′ｈを真空容器内に収容し、内
部にガス媒質を封入した構成となっているので、サージ
電圧印加時における基本動作として、高抵抗体素子の抵
抗値とその高抵抗体素子に通ずる微小電流の電流値との
積による電圧降下によリトリガ放電　。

（励起放′…：）全生成させ、その付勢により瞬時的に
大電流を通ずる主放電に移行路せてサージ全吸収するこ
とができるため、本発明ｒｔｒｘｈ、ば小形な構造で大
電流を高速度（１０−”秒程度）に吸収できるうえに静
電容量が小づい等の利点があり、また価格的にもそわほ
ど高価とならない一６実用価値の大きな電子回路保護素
子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子回路に接続したアレスタの説明図、第２図
はバリスタの電圧電流特性を示す図、もので、第４図（
Ａ）はその概略側面図、第４図の）はその動作原理を説
明するための要部側面図で。 ある。第５図に従来の電子回路保護素子であるアレスタ
の要部側面図、第６図は本釣、明の他の！ 実施例の要部側面図、第７図は不発明の更に他の実施例
の概略側面図である。 １・・・電子回路保護素子　　２・・・高抵抗体素子３
．３′・・・外部引出し線　　４，４′・・電極　　５
・・・真空容器　　６・・・ガス媒質 特許出願人　　岡谷電機産業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　高抵抗体素子を基体として、その外周に、外
   部引出し線を設けた電極を所定の間隔を隔てて形成し、
   これを真空容器中に収容すると共に、上記真空容器内部
   にガス媒質を封入したことを特徴とする電子回路保護素
   子、っ（２）高抵抗体素子が、線形特性又ｉｄ／及び非
   線形特性を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の電子回路保護素子。 （３）　　ガス媒質が、希ガス、窒素ガス若しくは炭酸
   ガスの単体又は複合体であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の電子回路保護素子。 （４）高抵抗体素子の抵抗値と該高抵抗体素子を流わる
   微弱電流の電流値との積による電極間の電圧降下■ｄと
   、ガス媒質封入空間に於ける上記電極間の放電開始電圧
   ｙｂとの関係を■ｄ≧ｙｂとしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の電子回路
   保護素子。