JPS602764B2 - 酸化物電圧非直線抵抗体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化物半導体からなる電圧非直線抵抗体に関す
る。

半導体を応用した回路素子の一つに電圧非直線抵抗体が
あり、その代表的なものとしてＺぬ‐Ｂｉ２０３系暁結
体を用いたバリスタが知られている。

この種のバリス外ま非直線的な電圧−電流特性を有して
おり、電圧の増大に伴なし、抵抗が急激に減少して電流
が著しく増加するため異常な高電圧の吸収や電圧安定化
用に広く実用されている。ところで電圧非直線抵抗体の
特性は一般に次の近似式で示される電圧−電流特性をも
って評価されている。１：をＱ （但し１はバリスタに流れる電流、Ｖは印加電圧、Ｃは
定数、Ｑは非直線係数）従ってバリスタの一般特性はＣ
とＱの２つの定数で表示することができ、通常はＣの代
りにｌｍＡにおける電圧Ｖ，で示され、また電圧非直線
特性を示す指数であるＱ値の大きいことが重視されてい
る。

上記Ｚｎ０−Ｂｉ２０３系バリスタ（電圧非直線抵抗体
）は前記電圧−電流特性が良好なこと、さらに素子の厚
さ制御により電圧−電流特性を任意に調節しうるなど多
くの特徴を備えている一方次のような不都合さが認めら
れる。

即ちＺｎ０一Ｂｉ２Ｑ系バリスタの一つの特徴とも云う
べき対称型電流電圧特性についてみると、衝撃電流、直
流負荷、或いは温度サイクルなどによる負万向における
変化率が大きく、信頼性が劣ると云う欠点がある。本発
明者らは上記欠点に対して種々検討を進めた結果、Ｂｉ
２０３成分をＺｎ０に添加含有させずに少なくともＣｕ
０を所定量添加含有せしめた場合、信頼性の高い電圧‐
電流特性を常に発揮することを見出した。本発明は上記
知見に基づき、信頼性が高く、異常な高電圧の吸収や電
圧安定化に適した対称型電圧非直線抵抗体を提供しよう
とするものである。

以下本発明を詳細に説明すると、本発明はＺｎ○を主成
分とし、銅をＣｕ０に換算して０．１〜５モル％、さら
に要すれば錫をＳの２に換算して０．０５〜５モル％添
加含有せしめた凝結体から成ることを特徴とする酸化物
電圧非直線抵抗体である。このような本発明に係る電圧
非直線抵抗体は例えば次のような方法で容易に製造しう
る。即ち酸化亜鉛Ｎｎ０粉末に、酸化鋼Ｃｕ○粉末およ
び要すれば酸化錫Ｓｎ０２粉末を所定量秤取し、添加配
合して原料酸化物をボールミルなどで混合し、調整粉末
とする。かくして得た調整粉末に例えばポリビニルアル
コールなどの粘着剤を添加配合し、１００ｋ９／肌〜ｌ
ｂｎ／の程度の圧力で加圧成形して、例えば直径２仇肋
、厚さ２柳程度のデスク形に仕上げ成形体を得る。次い
でこの成形体を例えば１０００〜１４００００程度の高
温で、空気雰囲気下で焼成し暁続体を得る。このように
して得た暁結体（抵抗体素体）の両主面を平行に研磨し
、その研磨面に例えば銀ペーストを塗布、焼付けて電極
を設けることにより、所要の酸化物電圧非直線抵抗体が
得られる。本発明において用いられる出発原料としては
上記の如き酸化物に限らず、加熱焼成過程などにおいて
酸化物に転化しうる化合物、例えば炭酸塩、袴酸塩など
を用いても支障はない。

本発明に係る酸化物電圧非直線抵抗体について組成比を
上記の如く限定したのは次の理由による。

先ず、Ｚｎ○−Ｃｕ○系についてみると、組成比と素子
を流れる電流がｌｍＡであるときの印加電圧Ｖ，および
非直線指数Ｑとの間には第１図に示すような関係がある
。

即ち第１図から明らかなようにＣｕ○の組成比が５モル
％を超えるとＶ，が高くなるとともにＱの低下が認めら
れるし、またＣ小０の組成比が０．１モル％未満ではＣ
ＯＯの添加効果がなくＱの低いものしか得られないから
である。一方Ｚｎ○−Ｃｕ○−Ｓｎ０２系についてみる
と、組成比と素子を流れる電流がｌｍＡであるときの印
加電圧Ｖ，および非直線指数Ｑとの間には第２図乃至第
３図に示すような関係がある。

尚第２図はＳｎ０２の組成比を０．５モル％に固定しＣ
ｕ０の組成比を変化させた場合であり、第３図はＣ山○
の組成比を０．５モル％に固定し、ＳＭ２の組成比を変
化させた場合である。第２図および第３図から明らかな
ようにＣ止０の組成比が０．１〜５モル％の範囲を外れ
ても、またＳｎ０２の組成比が０．０５〜５モル％の範
囲を外れてもＱの低下が著しく、結局非直線性のすぐれ
た所要の電圧非直線抵抗体が得られないからである。尚
焼成温度については一般に１１００〜１４００℃程度に
選ぶのが好しし、。

即ち１０００ｑ０以下では繊密化が不充分であったりし
て機械的強度が劣る額向にあり、また１４００ｑＣを超
えるとＱが低下する懐向にあるからであり、さらに好し
〈は１１００〜１３００午０程度である。次に本発明の
実施例を記載する。

酸化亜塩Ｚの粉末に酸化鋼ＣＪＯ粉末を０．１〜５モル
％および酸化錫Ｓｎ０２粉末を０．０５〜５モル％の割
合で添加配合し、ポールミルで十分に混合した後ポリビ
ニルアルコールを粘結剤として配合し表−１に示す如き
９種の原料を調整した。

しかる後、これら原料をそれぞれ用い、圧力ｌｔｏｎ／
弧で直径２仇吻、厚さ２肌のデスク形にそれぞれ成形し
、これらの成形体を空気雰囲気中１２００℃で焼成して
暁結体を得た。

字実−１ かくして得た焼結体についてそれぞれ両王面を平行に研
磨して厚さ１．仇帆とした後、その研磨面に銭ペースト
を塗布、燐付けして電圧非直線抵抗体を得た。

これらの各電圧非直線抵抗体についてｌｍＡの電流が流
れるときの印加電圧Ｖ，および非直線性Ｑをそれぞれ求
めた結果を表−１に併せて示した。またこれら試料中、
実施例２，６にそれぞれ相当する組成から成る競縞体に
ついて厚さおよび電極の種類を変えて、ｌｍＡが流れる
に所要の印加電圧Ｖ，および非直線性Ｑをそれぞれ求め
た結果を表−２に示す。

表一２ さらに実施例２，６に相当する組成から成る競給体で厚
さ１０柵の素子（Ｖ．＝６３Ｖ，Ｖ，＝１９８Ｖ）に銀
ペーストを塗布燐付けてなる電圧非直線抵抗体について
樋性特性、即ち衝撃大電流特性、直流負荷特性および温
湿度サイクル特性を正方向の変化率と負方向の変化率と
してそれぞれ求めた結果を表−３に示した。

尚上記において衝撃大電流特性は５０帆のサ‐ジ電流を
１０００ｍ団印加した場合のＶ，値の変化率で※※あり
、直流負荷特性は８５０Ｃ下、かの負荷を連続５００時
間印加後のＶ，値の変化率であり、さらに温湿度サイク
ル特性は一４０ｑＣ〜８ず０、相対湿度９５％下、洲の
負荷を１００サィクル行なった後のＶ，値の変化率をそ
れぞれ求めたものである。

また比較のため、Ｂｉ２０３、などをそれぞれ０．１〜
１モル％含むＺｎ０系競結体からなる電圧非直線抵抗体
の場合も併せて表−３に示した。表−３ 表−３から明らかのように本発明に係る電圧非道線抵抗
体は極性特性が４・さし、ことで特長づけられる。

しかしてこの極性特性の小さいことは対称型の電圧電流
特性を維持発揮させるうえで非常に重要である。即ちこ
れら犠牲特性の４・さし、ことは結局、寿命特性、バリ
スタ素子の信頼性に寄与するもので例えば半導体回路の
保護、避電器としての機能保証などの点から実用上重要
な事項である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る酸化物電圧非直線抵抗
体の特性例を示す曲線図である。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化亜鉛を主成分とし、銅をＣｕＯに換算して０．
   １〜５モル％添加含有せしめた焼結体から成ることを特
   徴とする酸化物電圧非道線抵抗体。 ２ 酸化亜鉛を主成分とし、銅をＣｕＯに換算して０．
   １〜５モル％および錫をＳｎＯ＿２に換算して０．０５
   〜５モル％添加含有せしめた焼結体から成ることを特徴
   とする酸化物電圧非直線抵抗体。