JPS59201401A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 - 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Ｓ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ｔす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）“ ここで、■は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
であり、ａ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
は５０［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金有し
ているが、誘電率が低く固有静電容赦が小さいため、バ
リスタ電圧以下の低い電圧（例えばノイズなど）の吸収
に対してはほとんど効果を示さず、捷た誘電損失角いａ
ｌ＋６）も５〜１０チと太きい。

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
〜６×１０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。しがし、この半導体磁器コン
デンサはザージなど（て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
果たさなくなった９する。

上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全□　　　
示し、第２図はバリスタとコンデンサ及びコイル全組み
合わせて構成された従来のノイズフィルタ回路全示して
おり、１はコイノペ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 本発明は上記の工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、ノ＜リスク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ノ＜リスク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全達成するために、ＳｒＴｉ
Ｏ３と、原料中に初期から存在する極微量のＮｂ２Ｏ６
と、半導体化促進用金属酸化物としてＤｙ２Ｏ３と、Ｎ
ａ　、に、Ｃａ　、Ｃｄ　、　Ｉｎ、Ｂａ　、Ｐｂ　、
Ａｇ　、Ｃｅからなる群から選択された少なくとも１種
鎚以上の元素？それぞれ所定量含有してなる電圧依存性
非直線抵抗体磁器組成物を提案するものである。

実施例 以下に本兄明ヒ実施例を挙げて具体的に説明する。

〈実施例１〉 ５ｒＴＩＯ３と原料中に初期から存在する極微量のＮｂ
２０５（不実施例１で用いた原料中のＮｂ２Ｑ５含有量
は（００５０モルチ）と半導体化促進用金属酸化物とし
てのＤｙ２Ｏ３と非直線性全向上させる元素としてのＣ
ａＯを下記の第１表に示した組成比になるように秤敏し
た後、ボールミルなどにより湿式で６時間混合粉砕し、
乾燥させた後、空気中で１０００℃、４時間仮焼した。

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（例えばポリビニルアルコ
ールなど）を８ｗｔ係加え造粒した後、８Ｑφ（脳）　
Ｘ　１．　Ｏｔ　（＃）の円板状に成形圧約１．　ｏ　
ｔ　７．、、；、で加圧収積１−た。

この成型体を還元雰囲気（例えばｉｎ２：Ｈ２＝ｌ：１
゜流量１．　ＯＲ，冷ｍ）にて１３６ＣＩＣで４時間焼
成した。こうして得られた焼成体の比抵抗は平均して０
３Ｑ−ｃｍであり、平均粒子径は３０Ｉｉｍであった。

次に、上記焼成棒金空気中で１３００’Ｃ１２時間焼成
し、第３図の焼結体４を得た。さらに、上記胱結体４の
両平面１ｓｉｃなとの＠助剤舎用いてイσ（磨し、研磨
面に入ｑなどの導電性金属を用いて電極６，６を形成し
た。上記電極５，６の形状は５０φ（−）の円形とした
。

このようにして得られた素子の特性全第１表に併せて示
す。

なお、素子のバリスタとしての特性評価（グミ圧−電流
特性式 ％式％） （但し、■は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
、σは非直線指数である）におけるａとＣによって行う
ことが可能である。しかし、Ｃの正確なｉｔ’１１定は
困難であるため、本発明において（σ１献の電流を乱し
た時の単位厚み当りのバリスタ電圧（Ｊａ下Ｖ１ｍＡ／
ｍｍと呼ぶ）の値と、ａ＝１７＃ｏｑ（Ｖｌ。ｍＡ／Ｖ
１ｍＡ　）　（但し、Ｖｌ、ｍＡ（４１０ｍＡ　ｆ７）
電流を流した時のバリスタ電圧、ｖｌｒｒＩＡは１蕎の
電流電流した時のバリスタ電圧である）Ω値（でよりバ
リスタとしての特性評価を行っている。また、コンテ／
すとしての特性評価は測定周波数１ｋｌ−１ｚＫおける
防電率ε、誘電損失角ｔａｎδで行っている。

（以下余白） 第１表に示したように、Ｄｙ２Ｏ３は添７ＩＩ］黴がＱ
ＯＯ１５モル係以上になると焼成時に５ｒＴｉ○３を主
体とする結晶の格子内に固浴し原子価制御により焼結体
の比抵抗を１ＱΩ・ｃｍ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焼結体粒子境界に高抵
抗層を形成し、バリスタとしての便用が可能である。し
かし、Ｄｙ２Ｏ３か１００００モル％を超えるともはや
同心しなくなり、焼結体の比抵抗は大きくなり、バリス
タとしての使用には不適当となる。

ぼた、ｌ’Ｊｂ２０５は原料中のＴｌＯ２中に混存して
含まれるもので、添カロ物として意図的に加えたもので
はないが、Ｎｂ２Ｏ，が存在することによシ半導体化が
阻害されることはないため、原料としてのＴｌＯ２を高
純度に精製しなくてもＮｂ２Ｏ５を含有したままの状態
で使用してもかまわない。なお、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は
Ｔ　１０２の精製純度により異なるが、通常工業的に精
製される原料中には○Ｏ○１〜０２００モル楚のＮｂ２
Ｏ５が含有されるため、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は０００１
〜０２００モル％とした。

Ｃａｄｉは焼成時に５ｒＴｉＯ３ｆ主体とする結晶の粒
子境界に偏析し、粒子境界の比抵抗を増大させ、焼結体
の非直線指数α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、ＣａＯの添カロ計が０
．００６モル係以上になった時である。また、ＣａＯの
添加縁がＩＱＯＯＯモル％金超えると電気的特性は劣化
してくる。

従って、バリスタとコンデンサの両方の機能を同時に満
足する組成範囲は、Ｄｙ２Ｏ３がＱＯＯ５〜１ＱＯＯＯ
モ＃　％、ＣａＯがＱＯｏ５〜１０ｏＯ○モル係である
。なお、試料Ｅ１〜５，１０，１１，１．６゜１７．２
２．２８〜３４は比較例である。

〈実施例２〉 ５ｒＴｉ○３と原料中に初期から存在する極微量のＮｂ
２０６（本実施例２で用いた原料中のＮｂ２Ｏ５含有量
はＯ，ＯＳ○モル係〕と半導体化促進用金属酸化物とし
てのＤｙ２Ｏ３と非直線性を向上させる元素としてのＣ
ｅＯ２を上記実施例１と同様の操作により成形、還元焼
成、酸圧を行った。このようにして得られた素子の特性
を上記と同様の条件で測定して下記の第２表に示す。

（以下余白） 第２表で示したように、Ｄｙ２Ｏ３は添加量が０．０９
５モル係以上になると焼成時に５ｒＴｉ○３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．○Ω・汎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焼結体粒子境界に高抵抗層
を形成し、バリスタとしての使用が可能である。しかし
Ｄｙ２Ｏ３が１．０００モル係を超えるともはや固溶し
なくなり焼結体の比抵抗は大きくなり、バリスタとして
の使用には不適当となる。

また、Ｎｂ２Ｏ５は原料中のＴｉＯ２中に混存して含ま
れるもので、添加物として意図的に加えたものではない
が、Ｎｂ２Ｏ６が存在することにより半導体化が阻害さ
れることはないため、原料としてのＴｉ○２ｆｆ：高純
度に精製しなくてもＮｂ２Ｏ５を含有した一ｉｔの状態
で使用してもかまわない。

なお、Ｎｂ２Ｏ６の含有量ばＴｉＯ２の精製純度により
異なるが、通常工業的に精製される原料山には０．００
１〜０．２００モル係のＮｂ２Ｏ５が含有されるため、
Ｎｂ２Ｏ，の含有量は○、○Ｏ１一つ、２００モル係と
した。

ＣｅＯ２は焼成時にＳｒＴｉＯ３ｆ主体とする結晶の粒
子境界に偏析し、粒子境界の比抵抗を増大させ、焼結体
の非直線指数ａを太きぐするのに寄与する。このような
効果が現われるの（は、ＣｅＯ２の添加量がｏ、ｏｏｓ
モル係以上になった時である。

また、ＣｅＯ２の添加量が１０，０００モル％を超える
と電気的特性は劣化してくる。

従って、バリスタとコンデンサの両方の機能を同時に満
足する組成範囲は、Ｄｙ２Ｏ３が０．００５ある。

なお、実施例１，２ではＣａ　Ｏ、Ｃｅ　Ｏ２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Ｎａ、に、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｂａ、Ｐｂ、Ａｇ
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Ｃ
ａ、Ｃｅ、Ｎａ、に、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｂａ、Ｐｂ、Ａｇの
酸化物を２種類以上、合計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６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５図の出力状況曲線Ｂ　Ｉｆ（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。また、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
必要とするたけ部品点数が多くなる。

発明の効果 以上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
の二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
サージ吸収。

ノイズ除去へと広げることができ、その実用上の価値Ｖ
！ｉ、極めて大きい。

【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名第１
図 第２図 第３図 ？ 第４図 第５図 →Ｍ　３ｔｌ　数（ｓＨｙ＞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ５ｒＴｉＯ３ｆｆｉ９９．９８９−７９８００モ／ｌ、
   ％、Ｎｂ２Ｏ，を０００１−０．２００　モ＃　％、Ｄ
   ｙ２Ｏ３を０Ｏｏ５〜１ｏＯＯＯモル％、Ｎａ、に、Ｃ
   ａ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｂａ、Ｐｂ、八ｇ、Ｃｅから選択され
   た少なくとも１種類以上の元素全酸化物の形にして００
   ０５〜１０．０００　モル係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。