JPS5982704A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
- Publication number
- JPS5982704A JPS5982704A JP57193727A JP19372782A JPS5982704A JP S5982704 A JPS5982704 A JP S5982704A JP 57193727 A JP57193727 A JP 57193727A JP 19372782 A JP19372782 A JP 19372782A JP S5982704 A JPS5982704 A JP S5982704A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atoms
- voltage
- nonlinear resistor
- voltage nonlinear
- current
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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（Ｚｎ０）を主成分と
した電圧非直線抵抗体に関する。
用素子として用いられる酸化亜鉛（Ｚｎ０）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シ
リコンカーバイド（ＳｉＣ） 、セレン（Ｓｅ）。
リコンカーバイド（ＳｉＣ） 、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。その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
る保護に適しているので、ＳＩＣ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。
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。その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
る保護に適しているので、ＳＩＣ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。
才たＺｎＯを主成分とし、副成分として希土類元素、コ
バルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（
Ｃａ）の中から少なくとも一種、カリウム（Ｋ）、ルビ
ジウム（Ｒｈ） 、セシウム（Ｏｓ ）のうち少なくと
も１種ならびにクロム（Ｃｒ）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が知られている。し
かしこの電圧非直線抵抗体は、長波尾サージ耐量がやや
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。
バルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（
Ｃａ）の中から少なくとも一種、カリウム（Ｋ）、ルビ
ジウム（Ｒｈ） 、セシウム（Ｏｓ ）のうち少なくと
も１種ならびにクロム（Ｃｒ）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が知られている。し
かしこの電圧非直線抵抗体は、長波尾サージ耐量がやや
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、小形で高長波尾サージ耐量および
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、小形で高長波尾サージ耐量および
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、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｃａのうち少なくとも一種、
Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂのうち少なくとも一種ならびにＣｒ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、長
波尾の大電流のサージが印加されると、素子表面に備え
られた電極の外周部において電界集中による電流集中が
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′Ｉｔ流集中が発生し、特性劣化をもたら
すことを見出した。
希土類元素、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｃａのうち少なくとも一種、
Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂのうち少なくとも一種ならびにＣｒ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、長
波尾の大電流のサージが印加されると、素子表面に備え
られた電極の外周部において電界集中による電流集中が
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′Ｉｔ流集中が発生し、特性劣化をもたら
すことを見出した。
このような問題を解決すべく研究を集めたところ、副成
分として更にホウ素（Ｂ）およびアルミニウム（ＡＩ）
、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）の中から少な
くとも一種を添加することにより、素子外周部が内部よ
りやや高抵抗化する事実、そしてこれが電極外周部での
電流集中を防止し、長波尾サージ耐量の向上を可能にす
る事実を見出した。一方抵抗体内部における不均質部も
同時に消滅し、課電寿命の大幅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
。
分として更にホウ素（Ｂ）およびアルミニウム（ＡＩ）
、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）の中から少な
くとも一種を添加することにより、素子外周部が内部よ
りやや高抵抗化する事実、そしてこれが電極外周部での
電流集中を防止し、長波尾サージ耐量の向上を可能にす
る事実を見出した。一方抵抗体内部における不均質部も
同時に消滅し、課電寿命の大幅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、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｃａの少なくとも一種
、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち少なくとも一種ならびにＣｒを
含む従来の電圧非直線抵抗体に、更に副成分としてＢお
よびＡＩ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも一種を添加した
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、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｃａの少なくとも一種
、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち少なくとも一種ならびにＣｒを
含む従来の電圧非直線抵抗体に、更に副成分としてＢお
よびＡＩ、Ｇａ、Ｉｎのうち少なくとも一種を添加した
ことを特徴とする電圧非直線抵抗体が提供される。
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ｌこなり得る化合物、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ある
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。
程で酸化物ｌこなり得る化合物、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ある
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て所定の形状に成形
し、次いで空気中で１１０００〜１４００°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°
０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て所定の形状に成形
し、次いで空気中で１１０００〜１４００°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°
０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Ｐｒ６０，１．Ｃｏ８０．、ＭｇＯ，に、
Ｃｏ、、 Ｃｒ２Ｏ，。
Ｃｏ、、 Ｃｒ２Ｏ，。
５−
Ｂ、０．、ＡＩ、Ｏ，粉末を後記の第１表に記載の所定
の原子係に相当する量で添加し、十分に混合した後、５
００〜１０００°Ｃで数時間仮焼した。次いで仮焼物を
十分に粉砕し、バインダーを加えて直径１７調の円板状
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輪体
を厚さ２簡の試料に研磨し、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。
の原子係に相当する量で添加し、十分に混合した後、５
００〜１０００°Ｃで数時間仮焼した。次いで仮焼物を
十分に粉砕し、バインダーを加えて直径１７調の円板状
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輪体
を厚さ２簡の試料に研磨し、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１ｍＡ の
電流を流した時の電極間電圧Ｖ１ｍＡ、 １ ｍｈ〜１
０ｍ人での非直線指数αならびに長波尾サージ電流耐量
きして、２ｍ５ｅｃ、 １００Ａの矩形波電流を２０回
印加して前後のＶ、ｍＡの変化を求めた。また課電寿命
特性として、直流２０ ｍ Ａを５分間通電し、前後で
１Ａ人電流を流した時の電極間電圧Ｖ、μＡの変化を求
めた。非直線指数αは、素子電流Ｉの電圧Ｖに対する変
化を次式に近似して得られる。
電流を流した時の電極間電圧Ｖ１ｍＡ、 １ ｍｈ〜１
０ｍ人での非直線指数αならびに長波尾サージ電流耐量
きして、２ｍ５ｅｃ、 １００Ａの矩形波電流を２０回
印加して前後のＶ、ｍＡの変化を求めた。また課電寿命
特性として、直流２０ ｍ Ａを５分間通電し、前後で
１Ａ人電流を流した時の電極間電圧Ｖ、μＡの変化を求
めた。非直線指数αは、素子電流Ｉの電圧Ｖに対する変
化を次式に近似して得られる。
Ｉ ＝ （Ｖ／Ｃ）ａ
ここで、Ｃは電流密度が１ｍＡ／ｃｒ／ｌのときの素子
の ６− 単位厚さ当たりの電圧である。電圧非直線抵抗体の配合
組成を種々変えたときの電気的特性の測定結果を第１表
に記す。第１表に示した配合組成は、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。
の ６− 単位厚さ当たりの電圧である。電圧非直線抵抗体の配合
組成を種々変えたときの電気的特性の測定結果を第１表
に記す。第１表に示した配合組成は、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
７−
劉１表ζつつ’１
第１表に示す試料ＮａｌはＺｎＯにＰｒ、Ｃｏ、Ｍｇ、
Ｋ。
Ｋ。
Ｃｒのみを添加して製造した従来の焼結体に相当しその
長波尾サージ電流特性は−７５，４％、課電寿命特性は
−２０，１％、非直線指数は４１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−７５，４
％より０４に近く、課電寿命特性が向上した、即ち−２
０，１％より０％に近い試料は、第１表よりＮａ３〜Ｎ
ａ６ 、 Ｎ［Ｌ９〜Ｎａｌ ２ 、 Ｎａｌ ５〜Ｎ
［Ｌｉ２、Ｎ［１２０〜ｍ２２．ｍ２５〜Ｎ［Ｌ２７．
Ｎ［１３０〜Ｎａ３４．高３６〜Ｎ［Ｌ４０である。こ
のうち試料Ｎα３４．Ｎ１４０は非直線指数αが低く実
用に供さない。従って、Ｐｒは０．０８〜５．０原子係
、Ｃｏは０．１〜１０原子チ、Ｍｇは０．０１〜５．０
原子チ、Ｋは００１〜１．０原子チ、Ｃｒは０．０１〜
１．０原子チ、Ｂは５ＸＩＯへ−Ｉ Ｘ １ （ｒ’原
子チ、ＡＩはｌ×１０″′４〜５Ｘ１０−”原子係の範
囲で添加する必要がある。
長波尾サージ電流特性は−７５，４％、課電寿命特性は
−２０，１％、非直線指数は４１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−７５，４
％より０４に近く、課電寿命特性が向上した、即ち−２
０，１％より０％に近い試料は、第１表よりＮａ３〜Ｎ
ａ６ 、 Ｎ［Ｌ９〜Ｎａｌ ２ 、 Ｎａｌ ５〜Ｎ
［Ｌｉ２、Ｎ［１２０〜ｍ２２．ｍ２５〜Ｎ［Ｌ２７．
Ｎ［１３０〜Ｎａ３４．高３６〜Ｎ［Ｌ４０である。こ
のうち試料Ｎα３４．Ｎ１４０は非直線指数αが低く実
用に供さない。従って、Ｐｒは０．０８〜５．０原子係
、Ｃｏは０．１〜１０原子チ、Ｍｇは０．０１〜５．０
原子チ、Ｋは００１〜１．０原子チ、Ｃｒは０．０１〜
１．０原子チ、Ｂは５ＸＩＯへ−Ｉ Ｘ １ （ｒ’原
子チ、ＡＩはｌ×１０″′４〜５Ｘ１０−”原子係の範
囲で添加する必要がある。
第１表から明らかなように、副成分としてＰｒ。
Ｃｏ、Ｍｇ、Ｋを含む系には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大幅
に改良される。これは、ＺｎＯにＰｒ、Ｃｏ。
とにより、長波尾サージ電流耐量と課電寿命特性が大幅
に改良される。これは、ＺｎＯにＰｒ、Ｃｏ。
９−
Ｍｇ、に、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、はぼオーミンクな特性しか得られず、
実用に供することができない。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についても、
ＢおよびＡＩの添加により、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電流耐量と課電寿命
特性の大巾な改良がなされることが見出された。これら
の−ｌ υ − 第 ２ 表 第３表は、Ｍｇの代わりにＣａおよびＭｇ、Ｃａを共存
させて添加した場合の特性を示す。第３表によりＭｇの
代わりにＣａ、ＭｇおよびＣａが共存してもＭｇ単独の
場合と同様の効果が得られることが明らかである。
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、はぼオーミンクな特性しか得られず、
実用に供することができない。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についても、
ＢおよびＡＩの添加により、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電流耐量と課電寿命
特性の大巾な改良がなされることが見出された。これら
の−ｌ υ − 第 ２ 表 第３表は、Ｍｇの代わりにＣａおよびＭｇ、Ｃａを共存
させて添加した場合の特性を示す。第３表によりＭｇの
代わりにＣａ、ＭｇおよびＣａが共存してもＭｇ単独の
場合と同様の効果が得られることが明らかである。
第 ３ 表
第４表は、Ｋの代わりにＲ，ｂ、Ｃｓおよびに、Ｒｂ。
Ｃｓを共存させて添加した場合の特性を示す。第４表に
より、Ｋの代わりにＲｂ、Ｃｓおよびこれらの元素が共
存しても、Ｋ単独の場合と同様の効果第′４ 表 第５表は、ＡＩの代わりにＧａまたはＩｎを用いた場合
を示す。第５表よりＡ１の代わりにＧａ、Ｉｎを用第
５ 表 上述したように、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量と課電
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。
より、Ｋの代わりにＲｂ、Ｃｓおよびこれらの元素が共
存しても、Ｋ単独の場合と同様の効果第′４ 表 第５表は、ＡＩの代わりにＧａまたはＩｎを用いた場合
を示す。第５表よりＡ１の代わりにＧａ、Ｉｎを用第
５ 表 上述したように、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量と課電
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。
−１４−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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０．０８〜５０原子チ、コバル
トを０．１〜１０．０原子チ、マグネシウム、カルシウ
ムのうち少なくとも一種を０． （ｌ ］〜５．０原子
チ、カリウム、セシウム、ルビジウムのうち少なくとも
一種をａｉｔで０．０１〜１．０原子チ、クロムを０．
０１〜１．０原子チ、ホウ素を５×１０−４〜Ｉ Ｘ
１０−’原子チおよびアルミニウム。 ガリウム、インジウムのうち少なくとも一種を総量でＩ
Ｘ １０−’〜５ Ｘ １０−”原子チの範囲で添加
し焼成してなることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193727A JPS5982704A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 電圧非直線抵抗体 |
| US06/509,508 US4473812A (en) | 1982-11-04 | 1983-06-30 | Voltage-dependent nonlinear resistor |
| DE19833324732 DE3324732A1 (de) | 1982-11-04 | 1983-07-08 | Spannungsabhaengiger, nicht linearer widerstand |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193727A JPS5982704A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5982704A true JPS5982704A (ja) | 1984-05-12 |
| JPH0125205B2 JPH0125205B2 (ja) | 1989-05-16 |
Family
ID=16312792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57193727A Granted JPS5982704A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5982704A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013503474A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | アモテック・カンパニー・リミテッド | ＺｎＯ系バリスタ組成物 |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP57193727A patent/JPS5982704A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013503474A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | アモテック・カンパニー・リミテッド | ＺｎＯ系バリスタ組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0125205B2 (ja) | 1989-05-16 |
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