JPS60117502A - 焦電体磁器 - Google Patents
焦電体磁器Info
- Publication number
- JPS60117502A JPS60117502A JP58223277A JP22327783A JPS60117502A JP S60117502 A JPS60117502 A JP S60117502A JP 58223277 A JP58223277 A JP 58223277A JP 22327783 A JP22327783 A JP 22327783A JP S60117502 A JPS60117502 A JP S60117502A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- porcelain
- lead
- sensitivity
- pyroelectric
- electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (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】
本発明は低周波数領域での電圧感度の良好なゲルマニウ
ム酸鉛系焦電体磁器に関する。
ム酸鉛系焦電体磁器に関する。
焦電効果型赤外線感応素子として、従来からチタン酸鉛
（ＰｂＴｉ０３）系磁器、チタン酸ジルコン酸鉛（ｐｂ
’ｒｌｏ、 −ｐｂｚｒｏＩｌ）系磁器等が用いられて
いる。
（ＰｂＴｉ０３）系磁器、チタン酸ジルコン酸鉛（ｐｂ
’ｒｌｏ、 −ｐｂｚｒｏＩｌ）系磁器等が用いられて
いる。
しかしながらこれらの磁器は焼結のために１１００℃以
上の温度が必要であり、焼結中に鉛成分が蒸発するため
特性の安定した緻密な磁器が得難く、また抗電界が高い
ため分極処理時に１２０℃程度に加熱する必要があった
。
上の温度が必要であり、焼結中に鉛成分が蒸発するため
特性の安定した緻密な磁器が得難く、また抗電界が高い
ため分極処理時に１２０℃程度に加熱する必要があった
。
そこで、７００℃程度の焼結温度で緻密な磁器が得られ
しかも室温で容易に分極できるゲルマニウム酸鉛（ｐｂ
、Ｇａ２Ｏ，、、）が注目され、ｐｂ、ＧａａＯ＋ｔを
基本組成として、ｓｉｏ、、 Ｔｉｏ、、 ｈＬ２ｏ、
などの耐火性酸化物を添加した種々のゲルマニウム酸鉛
系磁器材料が提案されている。
しかも室温で容易に分極できるゲルマニウム酸鉛（ｐｂ
、Ｇａ２Ｏ，、、）が注目され、ｐｂ、ＧａａＯ＋ｔを
基本組成として、ｓｉｏ、、 Ｔｉｏ、、 ｈＬ２ｏ、
などの耐火性酸化物を添加した種々のゲルマニウム酸鉛
系磁器材料が提案されている。
ところで焦電効果型赤外線感応素子の電圧感度および検
出能は磁器の厚さが薄い程良好である。
出能は磁器の厚さが薄い程良好である。
ところが従来組成の磁器薄板では分極の際、絶縁破壊す
ることがあった。この原因は焼結温度が高いために焼結
が進み過ぎ、薄板の電気抵抗が低下するためと考えられ
る。この電気抵抗の低下のため電界をかけると発熱し、
ゲルマニウム酸鉛中の鉛イオンの還元が促進されて金属
鉛が生成され、短絡に至るものと想像される。従ってこ
の絶縁破壊を防ぐには磁器薄板の電気抵抗を高くすれば
良いと考えられる。このように磁器薄板の電気抵抗を高
くすることは、赤外線感応素子の感度を高める効果もあ
る。す々わち、焦電１効果型赤外線感応素子の電圧感度
Ｒｖ （Ｖｏ １ ｔ／Ｗａ ｔ ｔ ）は一般に次式
で表わされる。
ることがあった。この原因は焼結温度が高いために焼結
が進み過ぎ、薄板の電気抵抗が低下するためと考えられ
る。この電気抵抗の低下のため電界をかけると発熱し、
ゲルマニウム酸鉛中の鉛イオンの還元が促進されて金属
鉛が生成され、短絡に至るものと想像される。従ってこ
の絶縁破壊を防ぐには磁器薄板の電気抵抗を高くすれば
良いと考えられる。このように磁器薄板の電気抵抗を高
くすることは、赤外線感応素子の感度を高める効果もあ
る。す々わち、焦電１効果型赤外線感応素子の電圧感度
Ｒｖ （Ｖｏ １ ｔ／Ｗａ ｔ ｔ ）は一般に次式
で表わされる。
Ｒｖ＝＝η・（Ｑ）−Ｐ−Ａ−Ｒ／Ｇ）・（１＋θ？ｒ
Ｋ２）−”・ 、′ｌ ＋ＬＩＪ”τ丁、）７ｓ４ ・
・・（１）ここで、１は素子の放射率、■はチョッピン
グ角周波数（＝２ｒｆ’）（Ｓ−’）、 Ｐは焦電係数
（Ｃｏｕｌ −ｃｍ−’ｆｆ”）、Ａは電極面積（ｄ）
、 Ｒは素子の電気抵抗〔Ω］、Ｇ１１−１：累子の熱
コンダクタンス〔ｗａｔいｃｒｎ−”Ｋ 〕、τ、は電
気的時定数（−ＲＣ： Ｃは素子の電気容Ｘ） （：８
）、τ７は素子の熱的時定数（−Ｈ／Ｇ；Ｈは素子の熱
容量）〔Ｓ〕である。
Ｋ２）−”・ 、′ｌ ＋ＬＩＪ”τ丁、）７ｓ４ ・
・・（１）ここで、１は素子の放射率、■はチョッピン
グ角周波数（＝２ｒｆ’）（Ｓ−’）、 Ｐは焦電係数
（Ｃｏｕｌ −ｃｍ−’ｆｆ”）、Ａは電極面積（ｄ）
、 Ｒは素子の電気抵抗〔Ω］、Ｇ１１−１：累子の熱
コンダクタンス〔ｗａｔいｃｒｎ−”Ｋ 〕、τ、は電
気的時定数（−ＲＣ： Ｃは素子の電気容Ｘ） （：８
）、τ７は素子の熱的時定数（−Ｈ／Ｇ；Ｈは素子の熱
容量）〔Ｓ〕である。
１／ωτ、、（ｌ＋ω２τＴ２）−”４キ１んτ７とな
り、上記（す式％式％ （２） （ ） また、τＴ−１〈ω〈τ１１のときは、（１＋ａｌ ｔ
−−’イキ１、（１＋の２τ−″″１／２中１／ωτ７
となり、（１）式は次のように々る。
り、上記（す式％式％ （２） （ ） また、τＴ−１〈ω〈τ１１のときは、（１＋ａｌ ｔ
−−’イキ１、（１＋の２τ−″″１／２中１／ωτ７
となり、（１）式は次のように々る。
Ｒｖ ＝ ’＋１ ｊＰ−訃Ｒ／ｃ・ｒ、＝ ｃｏｎａ
ｔ、・−、−（３）すなわち、電圧感度Ｒｖはωが１
／ｌｉｅ より小さい領域では一定となシ、ωが１／τ
、よシ充分大きい領域ではＲｖはωと反比例の関係にな
る。この関係を図示したのが第１図の曲線（＆）である
。第１図は横軸、縦軸共に対数目盛で、横軸の変数をω
。
ｔ、・−、−（３）すなわち、電圧感度Ｒｖはωが１
／ｌｉｅ より小さい領域では一定となシ、ωが１／τ
、よシ充分大きい領域ではＲｖはωと反比例の関係にな
る。この関係を図示したのが第１図の曲線（＆）である
。第１図は横軸、縦軸共に対数目盛で、横軸の変数をω
。
縦軸の変数をＲＶ としである。曲線（−）で表わされ
る素子の電気容量Ｃを一定にして、電気抵抗Ｒを大きく
すると電気的時定数τｍ（＝ＲＣ）が大きいτ、′とな
り、 Ｒｑ＝ｃｏｎｓｔ、の部分が上昇して曲ｍ（ト）
）のような特性となる。すなわち、曲線（ｂ）によれば
ωの小さい領域でより高い感度が得られる。また、曲線
（−）の素子の電気抵抗Ｒを一定にして電気容量Ｃを大
きくすると、電気的時定数τ、が大きくなり、Ｒｖ＝に
／■の部分が低下して曲線（ｃ）のような特性となる。
る素子の電気容量Ｃを一定にして、電気抵抗Ｒを大きく
すると電気的時定数τｍ（＝ＲＣ）が大きいτ、′とな
り、 Ｒｑ＝ｃｏｎｓｔ、の部分が上昇して曲ｍ（ト）
）のような特性となる。すなわち、曲線（ｂ）によれば
ωの小さい領域でより高い感度が得られる。また、曲線
（−）の素子の電気抵抗Ｒを一定にして電気容量Ｃを大
きくすると、電気的時定数τ、が大きくなり、Ｒｖ＝に
／■の部分が低下して曲線（ｃ）のような特性となる。
この場合はωの全領域で曲線（−））以上に感度を高め
ることができない。以上のことから低周波数領域の感度
を高くするには少なくとも電気抵抗Ｒを大きくして電気
的時定数τ８ が大きくなるようにすれば良いことが了
解される。
ることができない。以上のことから低周波数領域の感度
を高くするには少なくとも電気抵抗Ｒを大きくして電気
的時定数τ８ が大きくなるようにすれば良いことが了
解される。
本発明は上記の事情に鑑み、磁器薄板の電気抵抗を高く
して絶縁破壊を防ぎ、同時に電圧感度の向上を図るべく
なされたものである。この目的を達成するため本発明の
磁器はｐｂＩｌｃ６．ｏ、、またはＰｂ、Ｇｏ、Ｏ，、
のｐｂ原子の一部をＢａ及び／又はｓｒで置換した組成
式 ％式％ （但し、式中のＸおよびｙはそれぞれｏ＜ｘ≦ｏ、ｉお
よびＯ≦ｙ≦１の間の値である）のゲルマニウム酸鉛系
磁器粉末に銅化合物をＣｕとして０．０５〜２モルチに
なるように添加して焼結せしめた点を特徴とする。
して絶縁破壊を防ぎ、同時に電圧感度の向上を図るべく
なされたものである。この目的を達成するため本発明の
磁器はｐｂＩｌｃ６．ｏ、、またはＰｂ、Ｇｏ、Ｏ，、
のｐｂ原子の一部をＢａ及び／又はｓｒで置換した組成
式 ％式％ （但し、式中のＸおよびｙはそれぞれｏ＜ｘ≦ｏ、ｉお
よびＯ≦ｙ≦１の間の値である）のゲルマニウム酸鉛系
磁器粉末に銅化合物をＣｕとして０．０５〜２モルチに
なるように添加して焼結せしめた点を特徴とする。
本発明に用いる銅化合物は焼結温度で分解して酸化銅を
生成するものであれば良く、硝酸銅、硫酸銅等の無機化
合物の他、有機銅化合物も使用できる。酸化銅も使用で
きることは勿論である。
生成するものであれば良く、硝酸銅、硫酸銅等の無機化
合物の他、有機銅化合物も使用できる。酸化銅も使用で
きることは勿論である。
銅化合物の添加によ）磁器の電気抵抗は増加する。
しかしながらＣｕの添加量が０．０５モルチ未満では焦
電係数が低下して電圧感度が無添加の場合と比べてかえ
って低くなり、また２モルチを超えても電圧感度が低く
なる。このためＣｕはＯ，ＯＳ〜２モルチの範囲内とす
る必要がある。銅化合物の添加方法はゲルマニウム酸鉛
系磁器粉末を成形、焼結する前に添加すれば良いが、該
磁器粉末に予め銅化合物を被覆しておくのが一層好まし
い。この核種方法は例えば硝酸銅、硫酸銅等の水溶液を
磁器粉末に添加し、これを充分混合した後乾燥するのが
簡便である。
電係数が低下して電圧感度が無添加の場合と比べてかえ
って低くなり、また２モルチを超えても電圧感度が低く
なる。このためＣｕはＯ，ＯＳ〜２モルチの範囲内とす
る必要がある。銅化合物の添加方法はゲルマニウム酸鉛
系磁器粉末を成形、焼結する前に添加すれば良いが、該
磁器粉末に予め銅化合物を被覆しておくのが一層好まし
い。この核種方法は例えば硝酸銅、硫酸銅等の水溶液を
磁器粉末に添加し、これを充分混合した後乾燥するのが
簡便である。
本発明によると、特に薄い磁器を製造したとき電気抵抗
を約１桁高めることができ、分極処理時の絶縁破壊を防
ぐと共に低周波数領域での電圧感度の改善をもたらすこ
とができ、歩留シ及び特性の向上に大きく寄与すること
ができる。
を約１桁高めることができ、分極処理時の絶縁破壊を防
ぐと共に低周波数領域での電圧感度の改善をもたらすこ
とができ、歩留シ及び特性の向上に大きく寄与すること
ができる。
以下、本発明の実施例を述べる。
実施例１
それぞれが純度９９．９％（Ｄ ｐｂｏ、 ＧａＯ２ｒ
ＢａＣＯ３。
ＢａＣＯ３。
ＳｒＣＯ３を用い、下記第１表に示す組成になるように
秤量混合し、白金ルツボ中で６５０℃で仮焼した後９０
０℃で溶融させ、該溶融物を純水中に投入して急冷破砕
ｌ−てガラス化した。得られたガラス素粉を６５０〜７
００℃の温度で２許間熱処理して結晶化を進め、冷却後
３２５メツシユ以下に粉砕した。次いで該粉末に純度９
９９チのＣｕｂ。
秤量混合し、白金ルツボ中で６５０℃で仮焼した後９０
０℃で溶融させ、該溶融物を純水中に投入して急冷破砕
ｌ−てガラス化した。得られたガラス素粉を６５０〜７
００℃の温度で２許間熱処理して結晶化を進め、冷却後
３２５メツシユ以下に粉砕した。次いで該粉末に純度９
９９チのＣｕｂ。
５ｉ０２ ＋ Ｔ’０２をそれぞれ０．４モルチおよび
０．８モルチずつ添加し、メタノールを使用して湿式で
混合した。該混合物を乾燥後３５０メツシユ以下に粉砕
し、２０００に９／−の圧力を適用して直径１０■、厚
さ１１１Ｉ＋Ｉ＋の円盤状に成形し、大気中７２０℃で
３時間焼成して磁器化した。得られた各磁器の両面に直
径８鰭の銀電極を焼き付け、比抵抗と誘電率を測定した
。なお、比較のため添加剤を加えない磁器を作り、同様
に特性を測定した。
０．８モルチずつ添加し、メタノールを使用して湿式で
混合した。該混合物を乾燥後３５０メツシユ以下に粉砕
し、２０００に９／−の圧力を適用して直径１０■、厚
さ１１１Ｉ＋Ｉ＋の円盤状に成形し、大気中７２０℃で
３時間焼成して磁器化した。得られた各磁器の両面に直
径８鰭の銀電極を焼き付け、比抵抗と誘電率を測定した
。なお、比較のため添加剤を加えない磁器を作り、同様
に特性を測定した。
磁器組成と比抵抗及び誘電率を下記第２表に示す。第２
表の結果からＣＵＯが比抵抗を大きくする効果のあるこ
とが判る。
表の結果からＣＵＯが比抵抗を大きくする効果のあるこ
とが判る。
第】表
実施例２
実施例１で作成した組成Ｈのゲルマニウム酸鉛系磁器粉
末に純度９９．９％の硝酸銅の水溶液を種々の比率で添
加し、充分混合した後乾燥した。この粉末とビヒクル（
それぞれ重量基準で、ブチルカルピトールアセテ−）
３８ ％、ターピネオール３８％、ジブチルフタレート
１０％、エチルセルロース５チ、ポリビニルブチラール
６％、界面活性剤３％から成る）をＮ量比で７０：３０
になるように調合し、混練してペースト状とした。この
ペーストをメチルセルロース被膜を形成しであるガラス
台板上に直径３５叫の円形パターンを有するスクリーン
で印刷塗布し、６０℃で乾燥４＆該合板を水中に浸漬し
、メチルセルロースの溶解にｊ９剥離した生シートを更
に６０℃で乾燥し、これをイツトリア安定化ジルコニア
板で挾んで７２０℃で３時間焼成し、直径３ｍ、厚さ的
８０μの磁器薄板を得た。得られた薄板の両面にＣｒ及
びＡｕを蒸着して直径２簡の電極を形成し、誘電率と比
抵抗を測定した後、３５ ＫＶ／２ｍ の電界下で２時
間分極処理した。分極処理した磁器薄板の焦電係数と、
５００にの黒体炉から放射された赤外線入射光を１５Ｈ
ｚとＩＨｚでチョッピングしたときの電圧感度をそれぞ
れ測定した。結果を下記第３表に示す。
末に純度９９．９％の硝酸銅の水溶液を種々の比率で添
加し、充分混合した後乾燥した。この粉末とビヒクル（
それぞれ重量基準で、ブチルカルピトールアセテ−）
３８ ％、ターピネオール３８％、ジブチルフタレート
１０％、エチルセルロース５チ、ポリビニルブチラール
６％、界面活性剤３％から成る）をＮ量比で７０：３０
になるように調合し、混練してペースト状とした。この
ペーストをメチルセルロース被膜を形成しであるガラス
台板上に直径３５叫の円形パターンを有するスクリーン
で印刷塗布し、６０℃で乾燥４＆該合板を水中に浸漬し
、メチルセルロースの溶解にｊ９剥離した生シートを更
に６０℃で乾燥し、これをイツトリア安定化ジルコニア
板で挾んで７２０℃で３時間焼成し、直径３ｍ、厚さ的
８０μの磁器薄板を得た。得られた薄板の両面にＣｒ及
びＡｕを蒸着して直径２簡の電極を形成し、誘電率と比
抵抗を測定した後、３５ ＫＶ／２ｍ の電界下で２時
間分極処理した。分極処理した磁器薄板の焦電係数と、
５００にの黒体炉から放射された赤外線入射光を１５Ｈ
ｚとＩＨｚでチョッピングしたときの電圧感度をそれぞ
れ測定した。結果を下記第３表に示す。
なお比較のため、硝酸銅を添加しないで製造した磁器薄
板についても同様の測定を行なった。
板についても同様の測定を行なった。
第３表の結果から先ずＣｕ無添加の場合の比抵抗が、薄
板（’ｓ ｏμ）に寿ると厚板（１■）時の約１／１０
に低下していることが判る。このため分極時に絶縁破壊
が起り、４回目でやつと分極処理ができた。Ｃｕを添加
すると比抵抗は１桁向上し、絶縁破壊は全く無かった。
板（’ｓ ｏμ）に寿ると厚板（１■）時の約１／１０
に低下していることが判る。このため分極時に絶縁破壊
が起り、４回目でやつと分極処理ができた。Ｃｕを添加
すると比抵抗は１桁向上し、絶縁破壊は全く無かった。
更に第３表の結果から、Ｃｕ添加量が０．０５モルチ未
満及び２モル係超過の場合、焦電係数が低下する結果電
圧感度がｎ（下することが判る。このためＣｕ添加量は
０．０５〜２モルチとする必要がある。特にチョッピン
グ周波数Ｉ Ｔ（Ｚ の場合、このＣｕ添加量の範囲で
電、圧感度が１０〜４０ｑ６改善されているが、この周
波数領域は人体検知用として特に有用な領域であり、本
発明の有効性が確かめられた。
満及び２モル係超過の場合、焦電係数が低下する結果電
圧感度がｎ（下することが判る。このためＣｕ添加量は
０．０５〜２モルチとする必要がある。特にチョッピン
グ周波数Ｉ Ｔ（Ｚ の場合、このＣｕ添加量の範囲で
電、圧感度が１０〜４０ｑ６改善されているが、この周
波数領域は人体検知用として特に有用な領域であり、本
発明の有効性が確かめられた。
第２表
第３表
第１図は重圧感度（Ｒｖ）と電気的時定数（τ８）との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ケルマニウムＷｉ鉛（Ｐｂ５０６ｓＯｔｔ）またはゲル
マニウム酸鉛のｐｂ原子の一部をバリウム■り及び／又
はストロンチウム（Ｓ ｒ）で置換した組成式％式％ （但し、式中のＸおよびｙはそれぞれＯ（ｘ≦０．１お
よび０≦ｙ≦１ の間の値である）のゲルマニウム酸鉛
系磁器粉末に銅化合物をＣｕ として０．０５〜２モル
チ添加して焼結せしめてなる焦電体磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58223277A JPS60117502A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 焦電体磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58223277A JPS60117502A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 焦電体磁器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60117502A true JPS60117502A (ja) | 1985-06-25 |
Family
ID=16795602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58223277A Pending JPS60117502A (ja) | 1983-11-29 | 1983-11-29 | 焦電体磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60117502A (ja) |
-
1983
- 1983-11-29 JP JP58223277A patent/JPS60117502A/ja active Pending
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