JPS60170208A - Voltage nonlinear resistor - Google Patents

Voltage nonlinear resistor

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JPS60170208A
JPS60170208A JP59026552A JP2655284A JPS60170208A JP S60170208 A JPS60170208 A JP S60170208A JP 59026552 A JP59026552 A JP 59026552A JP 2655284 A JP2655284 A JP 2655284A JP S60170208 A JPS60170208 A JP S60170208A
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JP
Japan
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oxide
component
moles
zinc
zno
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Pending
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JP59026552A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
田川 良彦
正夫 林
渡辺 三鈴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a voltage nonlinear resistor containing zinc oxide as a main component.

従来技術 酸化亜鉛(ZnOlを主成分とする電圧非1百線抵抗体
(以下、r znn 畳21 J−いう)は%優れた非
やサイリスタ等の半導体素子または電気機器のサージア
ブソーバ等に用いられている。この種のZnO素子は、
通V、、主成分としてのZnOIICIt化ビスマス(
Bi、O,lを含む数種の添加物を副成分として混合し
、その混合物を成形、焼結して得られる。
Conventional technology Zinc oxide (ZnOl) is a main component of a voltage non-voltage resistor (hereinafter referred to as RZNN tatami 21 J-), which is used in semiconductor devices such as thyristors and surge absorbers for electrical equipment, etc. This type of ZnO element is
, ZnOIICIt bismuth as the main component (
It is obtained by mixing several types of additives including Bi, O, and L as subcomponents, and molding and sintering the mixture.

ここに、Ei、 O,は、ZnOIC比較して低融点で
あることから、液相焼結によってZnO粒子の結晶成長
を促進するために添加されるものである。しかして、従
来では、その機能を充分に発揮させるため、Bi2O,
を全成分に対して0.3モル憾以上と多菫に用いていた
Here, since Ei and O have a lower melting point than ZnOIC, they are added to promote crystal growth of ZnO particles by liquid phase sintering. However, in the past, in order to fully demonstrate its function, Bi2O,
It was used in large quantities at 0.3 mol or more based on all components.

一万、ZnO素子の製造に際しては、ZnO素子の寿命
特性の向上を図るためおよびZnO累子碍子外周部ける
絶禄コーティングのために、焼結酸400〜900℃の
熱処理工程を必要とする。ところが、かかる熱処理によ
り%Bi、O,の結晶構造が変化し、ZnO素子の電気
的特性が大きく低下した。その低下の度合いは、熱処理
温囲が高い程大きいものである。そして、このような従
来のZnO素子は、ある1を流領域(例えば100μA
〜IA )ではα(非直線指数)が20以上となり満足
できるものであるが、上記領域外ではαが極端に低下す
るという欠点があった。
In the manufacture of ZnO elements, a heat treatment process using sintering acid at 400 to 900° C. is required in order to improve the life characteristics of the ZnO elements and to provide an insulating coating on the outer periphery of the ZnO insulator. However, due to such heat treatment, the crystal structure of % Bi, O, changed, and the electrical characteristics of the ZnO element were significantly deteriorated. The degree of the decrease is greater as the heat treatment temperature range is higher. Such a conventional ZnO element has a certain current range (for example, 100 μA).
~IA), α (nonlinear index) is 20 or more, which is satisfactory, but outside the above range, α is extremely low.

また、前述のように、添加物としてBi、Osを多賃に
用いているが、ビスマス(B1) 元系のクラーク数は
2 X 1.0”−’であり、B1□0.は資源的に極
めて〆 乏しいものである。
In addition, as mentioned above, Bi and Os are used extensively as additives, but the Clark number of the bismuth (B1) element system is 2 x 1.0"-', and B1□0. It is extremely poor.

発明の目的 本発明は、かかる従来の問重点に鑑みてなされたもので
、資源的に乏し1ABi、03を用いることなく製造で
き、しかも電気的緒特性に優れた長寿命の電圧非直線抵
抗体を提供することを目的とする。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a long-life voltage nonlinear resistor that can be manufactured without using 1ABi and 03, which are scarce in resources, and has excellent electrical characteristics. The purpose is to provide

発明の概要 かかる目的を達成するために、第】の発明は、酸化マン
ガン(Mn Os) 0.1〜5モル係、酸化アンチモ
;/ (sb、o、、10.1−5モル悌、酸化りロム
I CryO,10,1〜5モル係、酸化コバルト(C
!o、O,l O,1−5モル% 、酸化T # ミ=
 ラム(Ad、O,) o、 271000〜20/1
000モル係、残部ZnOからなる第1成分に対し、e
r203 、 ZnO、CocojおよびMn o、の
うちのいずれか1種以上と酸化鉛(pbo )およびs
b、o。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the invention No. 1 provides a method for manufacturing manganese oxide (MnOs) 0.1 to 5 mol, antimony oxide; Cobalt oxide (C
! o, O, l O, 1-5 mol%, oxidized T # Mi =
Ram (Ad, O,) o, 271000~20/1
000 molar ratio, and for the first component consisting of the remainder ZnO, e
Any one or more of r203, ZnO, Cocoj and Mno, lead oxide (pbo) and s
b, o.

とからなる混合物とを仮焼してなる第2成分を02〜2
0重重チ加え、それを焼結してZnO素子としたもので
ある。
A second component formed by calcining a mixture consisting of 02 to 2
A ZnO element is obtained by adding zero weight and sintering it.

第2の発明は、MnO,0,1−5モ” ’1 * s
b、o。
The second invention is MnO,0,1-5Mo"'1*s
b, o.

01〜5モル% 、 cr、o、 0.1−5 モJl
/ 4 、 co、o。
01-5 mol%, cr, o, 0.1-5 mo Jl
/4, co, o.

0.1〜5モル係、残部ZnOからなる第1成分と、硼
珪酸亜鉛ガラスと、前記第2成分とを、各成分組成が硼
珪酸亜鉛ガラス0801〜5重i1%、第2成分0.2
〜20重蓋チ、残部第1成分となるように混合し、それ
を焼結してZnO素子としたものである。
A first component consisting of 0.1 to 5 molar ratio and the balance being ZnO, zinc borosilicate glass, and the second component, each component having a composition of zinc borosilicate glass 0801 to 5 weight i1% and the second component 0. 2
~20 layers were mixed so that the remainder was the first component, and the mixture was sintered to form a ZnO element.

第3の発明は、MnO,o、 1〜5 モ、II/ q
lp 、 sb、o。
The third invention is MnO, o, 1 to 5 mo, II/q
lp, sb, o.

Q、 1−5 モk % 、 Cr、Q、 Q。1−5
モル% 、 Co、0゜0.1〜5モル係、 hl、o
、 0.2/1000〜20/1000モル優、残部Z
nOからなる第1成分と、硼珪酸亜鉛ガラスと、前記第
2成分とを、各成分組成が硼珪1、酸亜鉛ガラス0.0
1〜5重重俤、第2成分0.2〜20重j11憾j残部
第1成分となるように混合し、それを焼結してZnO素
子としたものである。
Q, 1-5 Mok%, Cr, Q, Q. 1-5
Mol%, Co, 0°0.1-5 mole ratio, hl, o
, 0.2/1000 to 20/1000 moles, balance Z
The first component consisting of nO, the zinc borosilicate glass, and the second component are each composed of 1 part of borosilicate and 0.0 part of the zinc oxide glass.
A ZnO element is obtained by mixing 1 to 5 layers, a second component of 0.2 to 20 layers, and the remainder being the first component, and sintering them.

実施例 以下、第1から第3の本発明の各実施例につき詳細に股
間する。
EXAMPLES Below, each of the first to third embodiments of the present invention will be described in detail.

I)第1の発明の一実施例 先ず、PbO、0r20B、 sb、o、の各粉末をモ
ル比にして4:]:1の割合で所定量秤量し、これら秤
量した各粉本を遠心ボールミルで十分混合して混合粉末
とした。その後、この混合粉末をアルミナルツボ中、焼
成温11000℃で4時間仮焼し、この仮焼体を遠心ボ
ールミルで粉砕して第2成分たる反応生成物を得た。
I) An embodiment of the first invention First, a predetermined amount of each powder of PbO, 0r20B, sb, and o was weighed in a molar ratio of 4:]:1, and each of the weighed powders was milled in a centrifugal ball mill. The mixture was thoroughly mixed to obtain a mixed powder. Thereafter, this mixed powder was calcined in an aluminum crucible at a firing temperature of 11,000° C. for 4 hours, and this calcined body was pulverized in a centrifugal ball mill to obtain a reaction product as the second component.

一方、第1成分として、ZnO97,997モル係。On the other hand, the first component contained 97,997 moles of ZnO.

Mn010.5 モル4 、 sb、o3o、 5 モ
ル4 、0r2030.5七k ’Z 、 0Oz03
0.5 モk % 、 A#、o、 3/1000 %
 # cl。
Mn010.5 mol4, sb, o3o, 5 mol4, 0r2030.57k'Z, 0Oz03
0.5 Mok%, A#, o, 3/1000%
#cl.

を所定量秤量した。そして、この第1成分に対し、上記
反応生成物を2重量ヂ加え、その後回転ボールミルで十
分混合し、円板状に成形した。
A predetermined amount was weighed. Then, 2 weights of the above reaction product were added to the first component, and then thoroughly mixed in a rotary ball mill and formed into a disk shape.

次に、この成形体を空気中、焼成温度1100Cで6時
間焼成した後、得られた焼結体の両端面を研磨し、この
両端面に銀(Agl 電極を塗布し、温度590℃で1
時間の熱処理を行なって、電圧非直線抵抗体(ZnO素
子)を得た。
Next, this molded body was fired in the air at a firing temperature of 1100C for 6 hours, and then both end faces of the obtained sintered body were polished, silver (Agl electrodes) were applied to both end faces, and the body was heated at a temperature of 590°C for 6 hours.
A heat treatment was performed for several hours to obtain a voltage nonlinear resistor (ZnO element).

ここに、PbO、Cr、O,、Sb、O,の混合粉末を
仮焼してなる前記反応生成物についてX、I11!回折
を行なったところ、そのX線回折図は第1図に示すよう
になった。第1図における/グナルを帰属した結果、前
記反応生成物には、パイロクロア結晶pyが主成分とし
て生成されていることが判った。
Here, regarding the reaction product obtained by calcining a mixed powder of PbO, Cr, O,, Sb, O, X, I11! When diffraction was performed, the X-ray diffraction pattern was as shown in FIG. As a result of assigning /gnal in FIG. 1, it was found that the reaction product was formed mainly of pyrochlore crystals py.

第2図は、この実施例のZnO素子のrに圧−*fN特
性を示すグラフで、横軸に電流、縦軸に電圧をとったも
のである。第2図において、実線】はこの実施例のZn
O素子の特性を示し、実M2はBiρ。
FIG. 2 is a graph showing the r-pressure-*fN characteristics of the ZnO element of this example, with the horizontal axis representing current and the vertical axis representing voltage. In FIG. 2, the solid line ] represents the Zn of this example.
The characteristics of the O element are shown, and the actual M2 is Biρ.

を添加物の主成分とする従来のZnO素子の特性を示す
もので、微小電流領域および大電流領域においては、実
m】の傾きが実線2の傾きよりも小さくなっている。こ
こに、αは第2図における実線の傾きが小さい程大きい
ので、この実施例のZnO素子の万が従来のZnO素子
よりも非@線特性が優れていることが判る。特に、ha
2o、を含有せしめたため、大電流領域におけるαが大
きくなる。
The graph shows the characteristics of a conventional ZnO element containing additives as main components, and the slope of the solid line 2 is smaller than the slope of the solid line 2 in the microcurrent region and the large current region. Here, since α is larger as the slope of the solid line in FIG. 2 is smaller, it can be seen that the ZnO element of this example has better non-@ line characteristics than the conventional ZnO element. In particular, ha
2o, α in the large current region becomes large.

また、第3図は、ZnO累子製造工程中の最終股階であ
る熱処理の温度を種々変化せしめた場合の各熱処理温度
と熱処理前後におけるVl mA /vlおよびαの咳
化率との関係を示すグラフで、横軸に熱処理温度、縦軸
に各変化率をとったものである。
Furthermore, FIG. 3 shows the relationship between each heat treatment temperature and the coughing rate of Vl mA /vl and α before and after the heat treatment when the temperature of the heat treatment, which is the final step in the ZnO strand manufacturing process, is varied. In the graph shown, the horizontal axis shows the heat treatment temperature, and the vertical axis shows each rate of change.

なお、熱処理時間は、各温度ともに1時間である。Note that the heat treatment time was 1 hour at each temperature.

ここに、VtmA/dとは厚さ1,7」のZnO素子に
1mAの電流を流したときの両端電圧であり、αとはZ
nO素子に工(Alのit流を流したときにV (vl
の電圧が発生したとすると工=(V−1”で表わされる
指数である。Kは非直線抵抗である。また、このαは電
流値によって異なるが、一般に0.1mA〜]mAの範
囲の電流を流したときの値を用いることが多く、以下で
はこの範囲の値を採用する。
Here, VtmA/d is the voltage at both ends when a current of 1 mA is passed through a ZnO element with a thickness of 1.7", and α is the voltage at both ends of the ZnO element with a thickness of 1.7".
V (vl
If a voltage of The value when current is applied is often used, and below, values within this range will be adopted.

第3図において、実NM3および4はそれぞれこの実施
例のZnO素子のαおよびv1111A/1Mの特性を
示し、実線5および6はそれそ扛Bi2O3を添〃口物
の主成分とする従来のZnO索子のαおよびv1mA/
 +a (1) %性を示すもので、従来のZnO素子
においが約500 ”Cより高くなると、温度上昇に伴
って急激に特性が低下している。これに対し、この実施
例のZnO素子においては、αおよびV111nA/朋
の両者とも熱処理によって特性がほとんど変化しないこ
とが判る。
In FIG. 3, real NM3 and 4 indicate the α and v1111A/1M characteristics of the ZnO element of this example, respectively, and solid lines 5 and 6 indicate the conventional ZnO with Bi2O3 as the main component of the splint. α and v1mA of the chordae/
+a (1)%. When the odor of the conventional ZnO element rises above about 500"C, the characteristics rapidly decrease as the temperature rises. In contrast, in the ZnO element of this example, It can be seen that the characteristics of both α and V111nA/tomo hardly change due to heat treatment.

また、第4図は、温1ffi 130 ’Cの恒温槽中
においてVlmA /l の85嗟の直流電圧を印加し
たときの副れ電流増加率を示すグラフで、横軸に課電時
間、縦軸に漏れ電流増加率をとったものである。
Furthermore, Fig. 4 is a graph showing the rate of increase in side current when a DC voltage of 85 mA/l is applied in a constant temperature bath at a temperature of 1ffi 130'C, with the horizontal axis representing the voltage application time and the vertical axis representing the voltage application time. is the leakage current increase rate.

第4図において、実線7はこの実施例のZnO素子の特
性を示し、実線8はBi、0.を添加物の主成分とする
従来品の特性を示し、実線9はこの実施例Ic * イ
テ% vCAe2o、の含有割合を2M1000モル係
とした揚分のZnO素子の特性を示すもので、この実施
例および実線9で示す他の実施例のZnO素子ともに、
従来品に比べて漏れ電流増加率が少なく。
In FIG. 4, the solid line 7 shows the characteristics of the ZnO element of this example, and the solid line 8 shows the characteristics of the ZnO element of this example. The solid line 9 shows the characteristics of the ZnO element of this example in which the content ratio of Ic Both the example and the ZnO element of the other example shown by the solid line 9,
Leakage current increase rate is lower than conventional products.

寿命特性が良好であることが判る。It can be seen that the life characteristics are good.

さらに、第5図は、co、o、またはh120.の各含
有割合を変化させた場合にαがどのようvCK化するか
を示すグラフで、横軸に各成分の含有割合。
Furthermore, FIG. 5 shows co, o, or h120. This is a graph showing how α changes to vCK when the content ratio of each component is changed, and the horizontal axis shows the content ratio of each component.

縦軸にαをとったものである。第5図において、実線1
0はCo、Osの含有割合を変化させ、他の冷加成分の
含有割合は実施例と同様にするとともに、ZnOの含有
割合をCo、 Osに対応させて増減したときのαの時
性を示す。また、実線11はp、lj、o、の含有割合
を変化させ、Co、O,を添加せずに他の添加成分の含
有割合を実施例と同僚にするとともに、ZnOにて調整
したときのαの特性を示す。
α is plotted on the vertical axis. In Figure 5, solid line 1
0, the content ratios of Co and Os are changed, the content ratios of other cooling components are the same as in the examples, and the timeliness of α is determined when the content ratio of ZnO is increased or decreased in accordance with Co and Os. show. In addition, solid line 11 shows the results when the content ratios of p, lj, and o are changed, and the content ratios of other additive components are made similar to those in the example without adding Co and O, and when adjusted with ZnO. This shows the characteristics of α.

第5図から判るように、艮好な特性を侍るためには、C
o20.が0.1〜5モル係の範囲で第1成分内に含有
されていることが必要である。ま九、Al、O。
As can be seen from Figure 5, in order to have good characteristics, C
o20. is required to be contained in the first component in a range of 0.1 to 5 molar proportions. Maku, Al, O.

については、前述の如く大電流領域のα−を大きくする
役割を果たすため0.2/1000モル係以上含有され
ていることが必要であるが、第5図に示すように、20
/1000モル係を越えると却ってαが小さくなってし
まうので、 0.2/1000〜20/1000モル係
の範囲で第1成分内に含有されていることが必要である
As mentioned above, it is necessary to contain 0.2/1000 molar or more in order to increase α- in the large current region, but as shown in FIG.
If it exceeds 0.2/1000 molar ratio, α becomes smaller, so it is necessary to contain it in the first component in the range of 0.2/1000 to 20/1000 molar ratio.

なお、上述の如く、00203等の有効な含有割合を確
かめたのと同様にして、他の添加成分、すなわちMn 
02.5b20. 、 Or、03 、反応生成物につ
いて実験したところ、良好な特性を得るためには、Mn
O,。
In addition, as mentioned above, in the same way that the effective content ratio of 00203 etc. was confirmed, other additive components, namely Mn
02.5b20. , Or, 03, an experiment on the reaction product revealed that in order to obtain good properties, Mn
O.

sb、o、およびOr2 o3がそれぞれ0.1−5モ
ルチの範囲で第1成分内に含有され、反応生成物が第1
成分に対し02〜20重量%の範囲で含有されているこ
とが必要であった。
sb, o, and Or2 o3 are each contained in the first component in the range of 0.1-5 molar, and the reaction product is in the first component.
It was necessary that the content be in the range of 02 to 20% by weight based on the components.

II 1 第2の発明の一実施例 先ず、前記第1の発明の実施例と同様にして、第2成分
たる反応生成物を得た。
II 1 An Example of the Second Invention First, a reaction product as the second component was obtained in the same manner as in the Example of the first invention.

一万、第1成分として、Zn098.0モル1゜Mn0
20.5モル% 、 Sb、o、 o、 5モル% 、
 0rlOH0,5モル4 、 Co、01 o、 5
モル係を所定蓋秤量した。その後、この第1成分が97
.8重fi1.上記反応生成物が2重前係、硼珪酸亜鉛
ガラスが0.2重量係となるようにそれぞれ秤量し、こ
れらを回転ボールミルで十分混合して、円板状に成形し
た。
10,000, as the first component, Zn098.0 mol 1゜Mn0
20.5 mol%, Sb, o, o, 5 mol%,
0rlOH0,5mol4, Co,01o,5
A predetermined amount of mol was weighed. Then this first component is 97
.. 8-fold fi1. The reaction products were weighed so as to have a double weight ratio and the borosilicate zinc glass to be a 0.2 weight ratio, and these were thoroughly mixed in a rotary ball mill and formed into a disk shape.

次に、前記第1の発明の実施例と同様にして、この成形
体を焼成し、両端面にAg 電極を塗布し、熱処理を行
なって、ZnO素子を得た。
Next, in the same manner as in the first embodiment of the invention, this molded body was fired, Ag electrodes were applied to both end faces, and heat treatment was performed to obtain a ZnO element.

第6図は、この実施例のZnO素子の電圧−電流特性を
示すグラフで、横軸に電流、縦軸に電圧をとったもので
ある。第6図において、実線12はこの実施例のZnO
素子の特性を示し、実線2はBi、O。
FIG. 6 is a graph showing the voltage-current characteristics of the ZnO element of this example, with the horizontal axis representing the current and the vertical axis representing the voltage. In FIG. 6, the solid line 12 represents the ZnO of this example.
The characteristics of the device are shown, and the solid line 2 represents Bi and O.

を添加物の主成分とする従来のZnO素子の特性を示す
もので、微小電流領域および大電流領域においては、実
線12の仙きが実線2の傾きよりも小さくなっており、
この実施例のZnO素子の方が従来品よりも非直線特性
が優れていることが判る。
This shows the characteristics of a conventional ZnO element with additives as the main component, and in the microcurrent region and large current region, the slope of solid line 12 is smaller than the slope of solid line 2,
It can be seen that the ZnO element of this example has better nonlinear characteristics than the conventional product.

また、第7図は、温度130℃の恒温槽中においてV1
mA/+Lgの85憾の直流電圧を印加したときの漏れ
電流増加率を示すグラフで、横軸に課電時間、縦軸に漏
れ電流増加率をとったものである。
In addition, Fig. 7 shows that V1 in a thermostat at a temperature of 130°C
This is a graph showing the rate of increase in leakage current when a DC voltage of 85 mA/+Lg is applied, with the horizontal axis representing the voltage application time and the vertical axis representing the rate of increase in leakage current.

第7図において、実線13はこの実施例のZnO素子の
特性を示し、実線8はBi、03を添加物の主成分とす
る従来品の特性を示すもので、この実施例のZnO素子
−は、従来品に比べて漏れ電流増加率が少なく、寿命特
性が良好であることが判る。
In FIG. 7, the solid line 13 shows the characteristics of the ZnO element of this example, and the solid line 8 shows the characteristics of the conventional product containing Bi, 03 as the main component of the additive. It can be seen that the rate of increase in leakage current is lower than that of conventional products, and the life characteristics are good.

さらに、第8図は、硼珪酸亜鉛ガラスの含有割合を変化
させた場合に、αがどのように変化するかを示すグラフ
で、横軸に硼珪酸亜鉛ガラスの含有割合、縦軸にαをと
ったものである。第8図において、実線14は、硼珪酸
亜鉛ガラスの含有割合を変化させ、反応生成物の含有割
合を2重i%に固定するとともに、第1成分内における
各成分は実施例と同様にして第】成分全体の含有割合を
硼珪酸亜鉛ガラスに対応させて増減したときのαの特性
を示す。
Furthermore, Figure 8 is a graph showing how α changes when the content ratio of zinc borosilicate glass is changed, with the content ratio of zinc borosilicate glass on the horizontal axis and α on the vertical axis. This is what I took. In FIG. 8, a solid line 14 indicates that the content ratio of zinc borosilicate glass is changed, the content ratio of the reaction product is fixed at 2 i%, and each component in the first component is changed as in the example. [Part 1] The characteristics of α are shown when the content ratio of all the components is increased or decreased in accordance with the zinc borosilicate glass.

第8図から判るように、艮好な特性を得るためには、硼
珪酸亜鉛ガラスが全体における0、01〜5重量嗟の範
囲で含有されていることが必要である。
As can be seen from FIG. 8, in order to obtain good properties, it is necessary that the zinc borosilicate glass be contained in the range of 0.01 to 5 weight percent of the total weight.

なお、上述の如く、硼珪酸亜鉛ガラスの有効な含有割合
を確かめたのと同様にして、他の添加成分、すなわちM
n01,8b203 、0rlO1、0010,、反応
生成物について冥験したところ、良好な特性を得るため
には、MnO2、Sb!01 、 Cr20BおよびC
o、O,がそれぞれ0.1〜5モル%の範囲で第1成分
内に含有され、反応生成物が全体における02〜20重
量%の範囲で含有されていることが必要であった。
In addition, as mentioned above, in the same way as confirming the effective content ratio of zinc borosilicate glass, other additive components, namely M
n01,8b203,0rlO1,0010,, After experimenting with the reaction products, in order to obtain good characteristics, MnO2, Sb! 01, Cr20B and C
It was necessary that O and O were each contained in the first component in a range of 0.1 to 5 mol%, and that the reaction product was contained in a range of 02 to 20% by weight of the total.

111)第3の発明の一実施例 先ず、前記第1の発明の実施例と同様にして、第2成分
たる反応生成物を得た。
111) An example of the third invention First, a reaction product as the second component was obtained in the same manner as in the example of the first invention.

一万、第1成分として、ZnO97,997モル%、M
n0,0.5モル’1 、 Sb、O,0,5モル% 
、 (jr2030.5モル係、 (!o、Os o、
 5モル嗟p ATo Os 3/ 1000モルチモ
ル係量秤量した。その後、この第1成分が97.8重量
%、上記反応生成物が2重量係、硼珪酸亜鉛ガラスが0
.2重i1%となるようにそれぞれ秤量し、これらを回
転ボールミルで十分混合して、円板状に成形した。
10,000, as the first component, ZnO97,997 mol%, M
n0,0.5 mol'1, Sb, O, 0,5 mol%
, (jr2030.5 moles, (!o, Os o,
5 mol p ATo Os 3/1000 mol coefficient was weighed. Thereafter, the first component was 97.8% by weight, the reaction product was 2% by weight, and the zinc borosilicate glass was 0% by weight.
.. They were each weighed so as to have a double weight of 1%, mixed thoroughly in a rotary ball mill, and formed into a disk shape.

次に、前記第1の発明の実施例と同様にして、この成形
体を焼成し、両端面にAg’l!極を塗布し、熱処理を
行なって、ZnO素子を得た。
Next, in the same manner as in the embodiment of the first invention, this molded body is fired, and Ag'l! is applied to both end surfaces. A ZnO element was obtained by applying an electrode and performing heat treatment.

第9図は、この実施例のZnO素子の電圧−電流特性を
示すグラフで、横軸に電流、縦軸に電圧をとったもので
ある。第9図において、実線15はこの実施例のZnO
素子の特性を示し、冥練2はBi!O。
FIG. 9 is a graph showing the voltage-current characteristics of the ZnO element of this example, with the horizontal axis representing the current and the vertical axis representing the voltage. In FIG. 9, the solid line 15 represents the ZnO of this example.
Showing the characteristics of the element, Meiren 2 is Bi! O.

を添加物の主成分とする従来のZnO素子の特性を示す
もので、微小′成流領域および大−流惧域においては、
実線15の傾きが実線2Ω傾きよりも小さくなっており
、この実施例のZnO素子の方が従来品よりも非直線特
性が優れていることが判る。特に、Aち03を含有せし
めたため、大電流領域におけるαが大きくなる。
This shows the characteristics of the conventional ZnO element with additives as the main component, and in the micro-flow region and large-flow region,
The slope of the solid line 15 is smaller than the slope of the solid line 2Ω, and it can be seen that the ZnO element of this example has better nonlinear characteristics than the conventional product. In particular, since Achi03 is contained, α in the large current region becomes large.

また、第10図は%温度130 ’Cの恒温槽中におい
てvl mA /I” の85係の直流電圧を印加した
ときの漏れ電流増加率を示すグラフで、横軸に課電時間
、縦軸に漏れ電流増加率をとったものである。
Fig. 10 is a graph showing the rate of increase in leakage current when a DC voltage of 85% vl mA/I'' is applied in a thermostatic chamber at a temperature of 130'C, with the horizontal axis representing the voltage application time and the vertical axis representing the rate of increase in leakage current. is the leakage current increase rate.

第10図において、実線16はこの実施例のZnO素子
の特性を示し、実線8はBi2O,を添加物の主成分と
する従来品の時性を示し、実線17はこの実施例におい
て特にJ、o、の含有割合を20/1.000モル係と
した場合のZn、O素子の特性を示すもので、この実施
例および実線17で示す他の実施例のZnO素子ともに
、従来品に比べて漏れ電流増力n率が少なく、寿命特性
が良好であることが判る。
In FIG. 10, a solid line 16 shows the characteristics of the ZnO element of this example, a solid line 8 shows the characteristics of the conventional product whose main additive is Bi2O, and a solid line 17 shows the characteristics of the ZnO element of this example, especially J, This shows the characteristics of the Zn, O element when the content ratio of o is set to 20/1.000 molar ratio, and both the ZnO element of this example and the other example shown by the solid line 17 have a higher value than the conventional product. It can be seen that the leakage current boosting n rate is small and the life characteristics are good.

さらに、第11図は、0o20.または硼珪酸亜鉛ガラ
スの4!r官有割合を変化させた場介にαがどのように
変化するかを示すグラフで、横軸に各成分の含有割合、
縦軸にαをとったものである。第11図において、実線
18はCo、 O,の含有割合を変化させ、他の添加成
分の含有割合は実施例と同様にするとともに、ZnOの
含有割合をOo、03に対応させて増減したときのαを
示す。また、実線19は硼珪酸亜鉛ガラスの含有割合を
変化させ、反応生成物の含有割合を2重i%に固定する
とともに、第1成分内VCおける各成分は実施例と1a
J様にして第1成分全体の含有割合を硼珪酸亜鉛ガラス
に対応させて増減したときのαの芳性を示す。− 第11図から判るように、良好な特性を得るためには、
Co、O,が0.1〜5モル−係の範囲で第1成分内に
含有され、硼珪酸亜鉛ガラスが全体における001〜5
重量係の一範囲で含有されていることが必要である。
Furthermore, FIG. 11 shows 0o20. Or borosilicate zinc glass 4! This is a graph showing how α changes when the r-owned ratio is changed, and the horizontal axis shows the content ratio of each component,
α is plotted on the vertical axis. In FIG. 11, a solid line 18 indicates the case where the content ratio of Co, O, is changed, the content ratio of other additive components is the same as in the example, and the content ratio of ZnO is increased or decreased corresponding to Oo, 03. α of In addition, the solid line 19 shows that the content ratio of zinc borosilicate glass is changed, the content ratio of the reaction product is fixed at double i%, and each component in VC in the first component is different from Example 1a.
The aromaticity of α is shown when the content ratio of the entire first component is increased or decreased in accordance with the zinc borosilicate glass as shown in J. - As can be seen from Figure 11, in order to obtain good characteristics,
Co, O, is contained in the first component in the range of 0.1 to 5 mol, and the zinc borosilicate glass is contained in the range of 001 to 5 in the whole.
It is necessary that the content be within one weight range.

なお、上述の如く、0o20H等の有効な含有割合を確
かめたのと同様にして、他の添加成分、すなわちMnO
,、S’b203 、0r203 、 A1201 、
反応生成物について実験したところ、MnO2、5b2
03およびOr2 o。
In addition, as mentioned above, in the same way that the effective content ratio of 0o20H etc. was confirmed, other additive components, namely MnO
,, S'b203 , 0r203 , A1201 ,
An experiment on the reaction product revealed that MnO2, 5b2
03 and Or2 o.

がそれぞれ01〜5モル係の範囲で第1成分内に含有サ
レ、マi Auto、 カ0.2/1000−20/1
000モル係の範囲で第1成分内に含有され、反応生成
物が全体における0、 2〜20重量係の範囲で含有さ
れていることが必要であった。
are contained in the first component in the range of 0.2/1000-20/1 in the range of 0.2/1000-20/1, respectively.
It was necessary that the reaction product was contained in the first component in a range of 0.000 molar parts, and that the reaction product was contained in a range of 0.2 to 20 molar parts in the whole.

ところで、第2および第3の発明の各実施例におけるZ
nOf、子について、ZnO素子製造工程中の最終段階
である熱処理の温度を種々変化せしめた場合の熱処理前
後におけるVlmA /mおよびαの変化を調べたとこ
ろ、第1の発明の実施例におけるZnO素子と同様に、
熱処理によって特性がほとんど変化しなかった。
By the way, Z in each embodiment of the second and third inventions
When we investigated the changes in VlmA /m and α before and after the heat treatment when the temperature of the heat treatment, which is the final step in the ZnO element manufacturing process, was varied, we found that the ZnO element in the example of the first invention alike,
The properties hardly changed due to heat treatment.

なお、第1および第3の本発明は、前記谷実施例に限定
されるものではない。すなわち、前記各実施例において
1反応生成物の配合比はpbo : sb凸&F: O
r20g ” 4 : 1 : 1としfcが、本発明
はか力する実施例に限定されるものではない。すなわち
、仮焼後にパイロクロア結晶が生成される配合比であれ
ばよい。また、成分についてもPbO、Sb、03゜O
r、O,の組合わせに限定さnず、(3r20. 、 
ZnO,0o201郷およびMnO2のうちのいずれか
1a1以上とpb。
Note that the first and third aspects of the present invention are not limited to the valley embodiment. That is, in each of the above examples, the blending ratio of one reaction product is pbo: sb convex & F: O
r20g" 4:1:1, fc is not limited to the working example. In other words, any blending ratio may be used as long as pyrochlore crystals are generated after calcination.Also, regarding the ingredients. PbO, Sb, 03°O
Not limited to the combination of r, O, (3r20.,
1a1 or more of ZnO, 0o201 and MnO2 and pb.

イロクロア結晶が生成され、同様の効果が得られる。さ
らに、反応生成物を得るための仮焼工程における仮焼温
度および仮焼時間は、それぞれ800〜]100“Cお
よび1〜10時間の範囲であることが好ましい。仮屍温
度が800℃未満の場合には反応が遅く、]100”C
を越える場合にはPbOの揮発が多量となってしまい、
また仮焼時間が1時間未満では反応が不十分で、10時
間を越えるとpboの揮発の程度が大きくなってしまう
からである。
Irocroa crystals are generated and have a similar effect. Further, the calcination temperature and the calcination time in the calcination step for obtaining the reaction product are preferably in the range of 800 to 100"C and 1 to 10 hours, respectively. In some cases, the reaction is slow, ]100"C
If it exceeds 100%, a large amount of PbO will volatilize,
Furthermore, if the calcination time is less than 1 hour, the reaction will be insufficient, and if it exceeds 10 hours, the degree of volatilization of pbo will increase.

−万、第1成分と第2成分(反応生成物)等とを混合し
た後の焼成工程における焼成温度および焼成時間は、そ
れぞれ1000〜1300’ICおよび1〜20時間の
範囲であることが好ましい。焼成温度が1000℃未満
の場合には緻密な焼結体が得られず、1300℃を越え
る場合にはpboの揮散が起こって非直線特性が悪くな
ってしまい、また焼成時間が1時間未満では均一な焼結
体が得られず、20時間を越えると表面付近のpboが
揮発してしまい非直線特性が悪くなってしまうからであ
る。
- It is preferable that the firing temperature and firing time in the firing step after mixing the first component and the second component (reaction product) etc. are in the range of 1000 to 1300' IC and 1 to 20 hours, respectively. . If the firing temperature is less than 1000°C, a dense sintered body will not be obtained, if it exceeds 1300°C, pbo will volatilize and the nonlinear characteristics will deteriorate, and if the firing time is less than 1 hour, it will not be possible to obtain a dense sintered body. This is because a uniform sintered body cannot be obtained, and if the time exceeds 20 hours, pbo near the surface will volatilize, resulting in poor nonlinear characteristics.

また、焼結体の熱処理温度は500〜850℃の範囲で
あることが好ましい。熱処理温度が500℃未満では得
られたZnO素子の寿命特性が悪く、850°Cを越え
ると非直線特性が悪くなってしまうからである。
Moreover, it is preferable that the heat treatment temperature of the sintered body is in the range of 500 to 850°C. This is because if the heat treatment temperature is less than 500°C, the life characteristics of the obtained ZnO element will be poor, and if it exceeds 850°C, the nonlinear characteristics will be poor.

なお、前記各実施例では、ZnO素子の製造にあたり、
遠心ボールミルやアルミナルツボ等を使用したが、これ
ら器具の種類は目的に沿うものであればよく、前記各実
施例で1史用した器具に限定されるものではない。
In addition, in each of the above examples, in manufacturing the ZnO element,
Although a centrifugal ball mill, an alumina crucible, etc. were used, the types of these instruments may be any suitable for the purpose, and are not limited to the instruments used in each of the above embodiments.

発明の効果 以上のように第1から第3の本発明によれば、従来添加
物として多量に用いていたBi、O,を全く使用しない
ので、熱処理により非直線特性が低下しない。微小電流
領域および大電流領域における非直線指数が従来のもの
に比し大きく、%に微小電流領域における非直線指数が
大きいので課電時における漏れ電流が小さい。また、長
期課電による漏れ電流の増加が小さいので、長寿命のサ
ージ吸収素子が得られる。さらに、クラーク数が2×1
0−1で資源的に乏しいBi、O,に代えて、クラーク
数が1.5 X to−’のPbO等を用いているので
、資源的に有利である等の効果を奏する。
Effects of the Invention As described above, according to the first to third aspects of the present invention, since Bi and O, which have conventionally been used in large amounts as additives, are not used at all, the nonlinear characteristics do not deteriorate due to heat treatment. The non-linear index in the micro current region and the large current region is larger than that of the conventional one, and since the non-linear index in the micro current region is % larger, the leakage current during power application is small. Furthermore, since the increase in leakage current due to long-term energization is small, a surge absorbing element with a long life can be obtained. Furthermore, the Clark number is 2×1
Since PbO or the like having a Clark number of 1.5 x to-' is used instead of Bi, O, which is 0-1 and poor in terms of resources, it is advantageous in terms of resources.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は第1の発明の一実施例で用いた反応生放物のX
線回折図、第2図は第1の発明の一実施例によるZnO
素子の電圧−TiL流特性図、第3図はZnO素子の熱
処理温度に対する■1mA / rraaおよびαの変
化を示すグラフ、第4図はZnO素子の課電させた場合
のαを示すグラフ、第6図は第2の発明の一実施例によ
るZnO素子の′戒圧−電流特性図、第7図はZnO素
子の課電時間に対する漏れ電流増加率を示すグラフ、第
8図は第2の発明において硼珪酸亜鉛ガラスの含有割合
を変化させた場合のαを示すグラフ、第9図は第3の発
明の一実施例によるZnO素子の電圧−′成流特性図、
第1O図はZnO素子の課電時間に対する漏れJlL流
増加率を示すグラフ、第11図は第3の発明に8いてC
o、03または硼珪酸亜鉛ガラスの含有割合を変化させ
た場合のαを示すグラフである。 第2r21 弁ル理堤L −(”C) 第51f
Figure 1 shows the reactant X used in an embodiment of the first invention.
A line diffraction diagram, FIG. 2 shows ZnO according to an embodiment of the first invention.
Voltage-TiL current characteristic diagram of the device; Figure 3 is a graph showing changes in 1 mA/rraa and α with respect to heat treatment temperature of the ZnO element; Figure 4 is a graph showing α when the ZnO element is energized; Fig. 6 is a pressure-current characteristic diagram of a ZnO element according to an embodiment of the second invention, Fig. 7 is a graph showing the leakage current increase rate with respect to energization time of the ZnO element, and Fig. 8 is a graph showing the rate of increase in leakage current with respect to the energization time of the ZnO element. 9 is a graph showing α when the content ratio of zinc borosilicate glass is changed in FIG.
Fig. 1O is a graph showing the increase rate of leakage JIL flow with respect to the energization time of the ZnO element, and Fig. 11 is a graph showing the increase rate of leakage JlL flow with respect to the energization time of the ZnO element.
3 is a graph showing α when the content ratio of ZnO, 03 or borosilicate zinc glass is changed. 2nd r21 Benururitsui L - (”C) 51st f

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11酸化マンガン0.1〜5モル係、酸化アンチモン
0.1〜5モルi、酸化クロム0.1〜5モルl酸化コ
バルト0.1〜5モル係、酸化アルミニウム0.2/1
000〜20/1000モルチ、残部酸化亜鉛からなる
第]成分に対し、酸化クロム6′酸化亜鉛、11m化コ
バルトおよび酸化マンガンのうちのいずれか1種以上と
酸化鉛および酸化アンチモンとからなる混合物を仮焼し
てなる第2成分を0.2〜20重賃係加え、焼結してな
ることを特徴とする電圧非直線抵抗体。 (2+ 酸化マンガン0.1〜5セル係?酸化アンチモ
ン0.1〜5モル係、酸化クロム0.1〜5モル係、酸
化コバルト0.1〜5モル係、残部酸化亜鉛からなる第
1成分と、硼珪酸亜鉛ガラスと、′酸化クロム、酸化亜
鉛、酸化コバルトおよび酸化マンガンのうちのいずれか
1種以上と酸化鉛および酸化アンチモンとからなる混合
物を仮焼してなる第2成分とを、各成分組成が硼珪酸亜
鉛ガラス0.01〜5重量優 第2成分0.2〜20重
量係、残部第1成分となるように混合し、焼結してなる
ことを特徴とする電圧非直線抵抗体。 絹酸化マンガン0.1〜5モル係、酸化アンチモン0.
1〜5モル12化クロム0.1〜5モル係、酸化コバル
ト0.1〜5モル係、酸化アルミニウム0.2/100
0〜20/1000 モル係、残部酸化亜鉛からなる第
1成分と、硼珪酸亜鉛ガラス・ と、酸化クロム、酸化
亜鉛、酸化コバルトおよび酸化マンガンのうちのいずれ
か1種以上と酸化鉛および酸化アンチモ′ンとからなる
混合物を仮焼してなる第2成分とを、各成分組成が硼珪
酸亜鉛ガラス0.01〜5重量係、第2成分0.2〜2
0重量係、残部第1成分となるように混合し、焼結して
なることを特徴とする電圧非直線抵抗体。
[Claims] (0.1 to 5 moles of 11 manganese oxide, 0.1 to 5 moles of antimony oxide, 0.1 to 5 moles of chromium oxide, 0.1 to 5 moles of cobalt oxide, 0 moles of aluminum oxide) .2/1
000 to 20/1000 molti, the balance consisting of zinc oxide, a mixture consisting of any one or more of chromium 6' zinc oxide, 11m cobalt and manganese oxide, lead oxide and antimony oxide. A voltage nonlinear resistor characterized in that it is made by adding 0.2 to 20% of a calcined second component and sintering it. (2+ Manganese oxide 0.1-5 moles? Antimony oxide 0.1-5 moles, chromium oxide 0.1-5 moles, cobalt oxide 0.1-5 moles, balance zinc oxide. and a second component formed by calcining a mixture consisting of zinc borosilicate glass, and any one or more of chromium oxide, zinc oxide, cobalt oxide, and manganese oxide, and lead oxide and antimony oxide, Voltage non-linearity characterized by mixing and sintering each component so that the composition of each component is 0.01-5% by weight of borosilicate zinc glass, 0.2-20% by weight of the second component, and the remainder being the first component. Resistor. Silk manganese oxide 0.1 to 5 mol, antimony oxide 0.
1 to 5 moles Chromium dodecide 0.1 to 5 moles, cobalt oxide 0.1 to 5 moles, aluminum oxide 0.2/100
0 to 20/1000 molar ratio, a first component consisting of zinc oxide, the balance being zinc borosilicate glass, one or more of chromium oxide, zinc oxide, cobalt oxide and manganese oxide, and lead oxide and antimony oxide. and a second component formed by calcining a mixture consisting of
1. A voltage nonlinear resistor, characterized in that the voltage nonlinear resistor is obtained by mixing and sintering the mixture so that the weight ratio is 0 and the remainder is a first component.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162499A (en) * 2014-02-26 2015-09-07 Koa株式会社 Method for manufacturing zinc oxide-based varistor

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