JPS594103A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
- Publication number
- JPS594103A JPS594103A JP57113292A JP11329282A JPS594103A JP S594103 A JPS594103 A JP S594103A JP 57113292 A JP57113292 A JP 57113292A JP 11329282 A JP11329282 A JP 11329282A JP S594103 A JPS594103 A JP S594103A
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- JP
- Japan
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- voltage
- nonlinear resistor
- atoms
- voltage nonlinear
- resistor
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
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、電圧非直線抵抗体、さらに詳しくは過電圧保
護用素子として用いられる酸化亜鉛(ZnO)を主成分
とした電圧非直線抵抗体に関する。
護用素子として用いられる酸化亜鉛(ZnO)を主成分
とした電圧非直線抵抗体に関する。
従来、電子機器、電気機器の過電圧保護を目的として、
それぞれシリコンカーバイト(810)、セレン(Se
) 、シリコン(Si)又はZnOを主成分としたバリ
スタが利用されている。中でもZnOを主成分としたバ
リスタは、一般に制限電圧が低く、電圧非直線指数が大
きいなどの特徴を有しているため、半導体素子のような
過電流耐量の小さいもので構成される機器の過電圧に対
する保護1こ適しているので、SiOよりなるバリスタ
などに代って広く利用されるようになった。
それぞれシリコンカーバイト(810)、セレン(Se
) 、シリコン(Si)又はZnOを主成分としたバリ
スタが利用されている。中でもZnOを主成分としたバ
リスタは、一般に制限電圧が低く、電圧非直線指数が大
きいなどの特徴を有しているため、半導体素子のような
過電流耐量の小さいもので構成される機器の過電圧に対
する保護1こ適しているので、SiOよりなるバリスタ
などに代って広く利用されるようになった。
またZnOを主成分とし、副成分として希土類元素及び
コバル) (Oo)を元素又は化合物の形で添加して焼
成することにより製造される電圧非直線抵抗体が電圧非
直線性に優れていることも知られている。しかしこのよ
うな電圧非直線抵抗体においては、長波尾のサージ電流
耐量がやや低いという欠点や課電寿命性能が低いなどと
いう欠点があり、素子の小型化を行う上で問題があった
。
コバル) (Oo)を元素又は化合物の形で添加して焼
成することにより製造される電圧非直線抵抗体が電圧非
直線性に優れていることも知られている。しかしこのよ
うな電圧非直線抵抗体においては、長波尾のサージ電流
耐量がやや低いという欠点や課電寿命性能が低いなどと
いう欠点があり、素子の小型化を行う上で問題があった
。
本発明は長波尾サージによる素子の破壊機構を究明し、
さらに破壊防止を行うことを実現し、同時に課電寿命特
性をも向上させた、小形で高長波尾す−ジ電流耐針かつ
課電寿命特性の優れた電圧非直線抵抗体を提供すること
を目的としている。
さらに破壊防止を行うことを実現し、同時に課電寿命特
性をも向上させた、小形で高長波尾す−ジ電流耐針かつ
課電寿命特性の優れた電圧非直線抵抗体を提供すること
を目的としている。
ここに本発明者は、znOを主成分とし、副成分として
希土類元素およびコバルトを添加してなる従来技術の電
圧非直線抵抗体においては、大ti流集中が発生し、か
かる電流集中が素子の破壊をもたらす事実を見出した。
希土類元素およびコバルトを添加してなる従来技術の電
圧非直線抵抗体においては、大ti流集中が発生し、か
かる電流集中が素子の破壊をもたらす事実を見出した。
また抵抗体内部においては、局部的な不均質部が存在し
ている事実を確認し、直流電流通電時にこの不均質部へ
の電流集中が発生し、特性劣化をもたらすことを見出し
た。
ている事実を確認し、直流電流通電時にこの不均質部へ
の電流集中が発生し、特性劣化をもたらすことを見出し
た。
この問題点を解決すべくさらに研究を進めた結果、副成
分として硼素とアルミニウム、ガリウムおよびインジウ
ムの中の少くとも一種とをさらに添加することlこより
、素子外周部が内部よりやや高抵抗化する事実、そして
これに伴い電極外周部での電流集中を防1ヒし、長波尾
サージ電流耐量が向上する事実を見出した。一方抵抗素
体内部りこおける不均質部も同時に消滅し、課電寿命の
大巾な向上がなされた電圧非直線抵抗体が得られること
を見出し、本発明を完成した。
分として硼素とアルミニウム、ガリウムおよびインジウ
ムの中の少くとも一種とをさらに添加することlこより
、素子外周部が内部よりやや高抵抗化する事実、そして
これに伴い電極外周部での電流集中を防1ヒし、長波尾
サージ電流耐量が向上する事実を見出した。一方抵抗素
体内部りこおける不均質部も同時に消滅し、課電寿命の
大巾な向上がなされた電圧非直線抵抗体が得られること
を見出し、本発明を完成した。
しかして本発明によれば、ZnOを主成分とし、副成分
として希土類元素、コバルトを含む電圧非直線抵抗体に
おいて、更に副成分として硼素とアルミニウム、ガリウ
ム、インジウムの中の少くとも一種とを添加したことを
特徴とする電圧非直線抵抗体が提供される。
として希土類元素、コバルトを含む電圧非直線抵抗体に
おいて、更に副成分として硼素とアルミニウム、ガリウ
ム、インジウムの中の少くとも一種とを添加したことを
特徴とする電圧非直線抵抗体が提供される。
ここで原子係とは、所定の電圧非直線抵抗体を製造する
ために配合された原料組成物中の各成分金属元素の原子
数の総和に対する添加金属元素の原子数の百分率を意味
する。
ために配合された原料組成物中の各成分金属元素の原子
数の総和に対する添加金属元素の原子数の百分率を意味
する。
本発明に従う電圧非直線抵抗体は、一般にはZnOと添
加成分の金属又は化合物の混合物を酸素含有雰囲気のも
とて高温で焼成し、焼結させることによって製造される
。
加成分の金属又は化合物の混合物を酸素含有雰囲気のも
とて高温で焼成し、焼結させることによって製造される
。
通常、添加成分は金属酸化物の形で添加されるが、焼成
過程で酸化物になり得る化合物、例えば炭酸塩、水酸化
物、弗化物およびその溶液なども用いることができ或い
は単体元素の形で用いて焼成過程で酸化物にすることも
できる。
過程で酸化物になり得る化合物、例えば炭酸塩、水酸化
物、弗化物およびその溶液なども用いることができ或い
は単体元素の形で用いて焼成過程で酸化物にすることも
できる。
特に好ましい方法によれば、本発明の電圧非直線抵抗体
は、ZnO粉末に添加成分金属又は化合物の粉末を十分
に混合し、焼成前に空気中で500〜1000°Cで数
時間仮焼し、仮焼物を十分に粉砕し、所定の形状に成形
し、次いで空気中で1100〜1400°C程度の温度
で数時間焼成することにより製造される。1100℃よ
り低い焼成温度では、焼結が不十分で特性が不安定であ
る。また1400°Cより高い温度では、均質な焼結体
を得ることが困難となり、電圧非直線性が低下し、特性
の制御などの再現性に難点があり、実用に供する製品を
得がたい。
は、ZnO粉末に添加成分金属又は化合物の粉末を十分
に混合し、焼成前に空気中で500〜1000°Cで数
時間仮焼し、仮焼物を十分に粉砕し、所定の形状に成形
し、次いで空気中で1100〜1400°C程度の温度
で数時間焼成することにより製造される。1100℃よ
り低い焼成温度では、焼結が不十分で特性が不安定であ
る。また1400°Cより高い温度では、均質な焼結体
を得ることが困難となり、電圧非直線性が低下し、特性
の制御などの再現性に難点があり、実用に供する製品を
得がたい。
ここで、本発明をさらに例示するために実施例を示す。
実施例
ZnO粉末にPr6O11,0o104 、B10g
、A110!粉末を後記の第1表に記載の所定の原子チ
に相当する蓋で添加し、十分に混合した後、500〜1
000℃で数時間仮焼した。次いで、仮焼物を十分に粉
砕し、バインダーを加え、直径17i+itの円板状に
加圧成型し、1100〜1400’Cで空気中で1時間
焼成して焼結体を得た。この様にして得られた焼結体を
厚さ2朋の試料に研磨し、その両面に電極を焼付けて素
子を作り、その電気的特性を測定した。
、A110!粉末を後記の第1表に記載の所定の原子チ
に相当する蓋で添加し、十分に混合した後、500〜1
000℃で数時間仮焼した。次いで、仮焼物を十分に粉
砕し、バインダーを加え、直径17i+itの円板状に
加圧成型し、1100〜1400’Cで空気中で1時間
焼成して焼結体を得た。この様にして得られた焼結体を
厚さ2朋の試料に研磨し、その両面に電極を焼付けて素
子を作り、その電気的特性を測定した。
電気的特性としては、25℃において素子に15−
mAの電流を流した時の電極間電圧Vl mA 、1
mA〜印加し、前後のVl mAの変化の平均値を求め
た。
mA〜印加し、前後のVl mAの変化の平均値を求め
た。
又課電寿命特性としては、直流20mAを5分間通電し
、前後の■、μA(1μA通電時の電圧)の変化を求め
た。非直線指数αは、素子電流工の電圧■に対する変化
を次式に近似した時に得られる。
、前後の■、μA(1μA通電時の電圧)の変化を求め
た。非直線指数αは、素子電流工の電圧■に対する変化
を次式に近似した時に得られる。
ここで、Cは電流密度が1 mA/mのときの素子の単
位厚さ当りの電圧である。
位厚さ当りの電圧である。
抵抗体の配合組成を種々変えたときの電気的特性の測定
結果をも第1の表1こ併わせて示す。第1表に示した配
合組成は、配合された原料中の各成分金属元素の原子数
の総和に対する添加元素の原子数の比から算出される原
子チで示されている。
結果をも第1の表1こ併わせて示す。第1表に示した配
合組成は、配合された原料中の各成分金属元素の原子数
の総和に対する添加元素の原子数の比から算出される原
子チで示されている。
第 1 表
試料AIは、ZnOにPr 、Ooのみを添加して製造
した従来の抵抗体ζこ和尚し、その長波尾サージ電流耐
量特性は−100,0%、課電寿命特性は−18,1%
、非直線指数は35である。本発明の目的である長波尾
サージ電流耐量が良好な即ち、−100,(1%より0
チに近く、課電寿命特性が向−卜した、即ち181%よ
り0チに近い試料は第1表よりA3〜7.扁1゜〜13
、 A 16〜21.A23〜26である。この中、
試料A21は非直線指数αが低く実用には供さない。従
って、Prは0.08〜5.0原子%、Oo はo、i
〜io、o原子優、Bは0.0005〜0.1原子%
、AIはlX10″′4〜5X10−”原子係の範囲内
で添加する必要がある。
した従来の抵抗体ζこ和尚し、その長波尾サージ電流耐
量特性は−100,0%、課電寿命特性は−18,1%
、非直線指数は35である。本発明の目的である長波尾
サージ電流耐量が良好な即ち、−100,(1%より0
チに近く、課電寿命特性が向−卜した、即ち181%よ
り0チに近い試料は第1表よりA3〜7.扁1゜〜13
、 A 16〜21.A23〜26である。この中、
試料A21は非直線指数αが低く実用には供さない。従
って、Prは0.08〜5.0原子%、Oo はo、i
〜io、o原子優、Bは0.0005〜0.1原子%
、AIはlX10″′4〜5X10−”原子係の範囲内
で添加する必要がある。
以上第1表から明らかなように、副成分としてのPr、
Oo系にBおよびAI を添加することにより、長波
尾サージ電流耐量と課電寿命特性が犬[1]に改良され
る。これはZnOにPr 、Oo 、B 、AI が
共存して初めて達成されるものである。これらの副成分
を単独に添加すると、電圧非直線性は極めて悪く、はジ
オ−ミックな特性しか得られず実用に供することができ
ない。
Oo系にBおよびAI を添加することにより、長波
尾サージ電流耐量と課電寿命特性が犬[1]に改良され
る。これはZnOにPr 、Oo 、B 、AI が
共存して初めて達成されるものである。これらの副成分
を単独に添加すると、電圧非直線性は極めて悪く、はジ
オ−ミックな特性しか得られず実用に供することができ
ない。
また第1表においては、希土類元素としてPrについて
のみ例示したが、Pr以外の希土類元素あるいは2種類
以上の希土類元素(こついても、BおよびA1の添加に
よる効果は、Pr単独の場合と同様、優れた非直線性を
失わずに長波尾サージ′d流耐量と課電寿命特性の大巾
な改良が見出された。これらの結果を第2表に示す。ま
たA10代わりにガリウム又はインジウムを用いた場合
も、第1,2表と同じ効果が得られた。
のみ例示したが、Pr以外の希土類元素あるいは2種類
以上の希土類元素(こついても、BおよびA1の添加に
よる効果は、Pr単独の場合と同様、優れた非直線性を
失わずに長波尾サージ′d流耐量と課電寿命特性の大巾
な改良が見出された。これらの結果を第2表に示す。ま
たA10代わりにガリウム又はインジウムを用いた場合
も、第1,2表と同じ効果が得られた。
9−
第 2 表
上述したようζこ、本発明の電圧非直線抵抗体は、良好
な電圧非直線性を保持した上で、長波尾サージ電流耐I
と課電寿命が大巾に向上し、従ってバリスタとして極め
て有効に使用することができる。
な電圧非直線性を保持した上で、長波尾サージ電流耐I
と課電寿命が大巾に向上し、従ってバリスタとして極め
て有効に使用することができる。
10−
+vIYP人)F埋土 山 口 凰手続補正書([
ilカ 1.事件の表示 特願昭灼匹//ミ乙2z2、発明
)名称 (、彫−〇V許枦屹仄ヤLル住 所 川
崎市川崎区田辺新1111番1号7、補正の対象 卯F
書の1胃1請求の範囲の項補■7の内容 特許請求の範囲を下記のとおり訂正しまず。
ilカ 1.事件の表示 特願昭灼匹//ミ乙2z2、発明
)名称 (、彫−〇V許枦屹仄ヤLル住 所 川
崎市川崎区田辺新1111番1号7、補正の対象 卯F
書の1胃1請求の範囲の項補■7の内容 特許請求の範囲を下記のとおり訂正しまず。
Claims (1)
- 酸化亜鉛を主成分とし、これに副成分として少くとも一
種の希土類元素を総量で0.08〜5.0原子チ、コバ
ルトを0.1〜10.0原子俤、硼素を5 X 10”
”〜1×10−1原子チおよびアルミニウム、カリウム
、インジウムの中から少くとも一種を総量でI X 1
0”−’〜5 X 10−” 原子チの範囲で添加して
焼成してなることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57113292A JPS594103A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 電圧非直線抵抗体 |
US06/509,080 US4477793A (en) | 1982-06-30 | 1983-06-29 | Zinc oxide non-linear resistor |
DE3348471A DE3348471C2 (de) | 1982-06-30 | 1983-06-30 | Spannungsabhängiger nicht-linearer Zinkoxid-Widerstand |
DE3323579A DE3323579C2 (de) | 1982-06-30 | 1983-06-30 | Spannungsabhängiger nicht-linearer Zinkoxid-Widerstand |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57113292A JPS594103A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS594103A true JPS594103A (ja) | 1984-01-10 |
JPH0125202B2 JPH0125202B2 (ja) | 1989-05-16 |
Family
ID=14608484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57113292A Granted JPS594103A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS594103A (ja) |
-
1982
- 1982-06-30 JP JP57113292A patent/JPS594103A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0125202B2 (ja) | 1989-05-16 |
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