JPS604564B2 - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
- Publication number
- JPS604564B2 JPS604564B2 JP54161470A JP16147079A JPS604564B2 JP S604564 B2 JPS604564 B2 JP S604564B2 JP 54161470 A JP54161470 A JP 54161470A JP 16147079 A JP16147079 A JP 16147079A JP S604564 B2 JPS604564 B2 JP S604564B2
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- Japan
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- oxide
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は酸化亜鉛を主成分とする暁結体から成る電圧非
直線抵抗体に関する。
直線抵抗体に関する。
近年、酸化亜鉛を主成分にし、これに酸化ビスマス、酸
化マンガン、酸化コバルト、および必要に応じて酸化ア
ンチモン、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化ケイ素、酸
化ホウ素、酸化アルミニウムなど加えて成形、焼成した
焼結体からなる電圧非直線抵抗体が、定電圧素子、サー
ジアブソーバ、アレスタなどに広く利用されている。
化マンガン、酸化コバルト、および必要に応じて酸化ア
ンチモン、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化ケイ素、酸
化ホウ素、酸化アルミニウムなど加えて成形、焼成した
焼結体からなる電圧非直線抵抗体が、定電圧素子、サー
ジアブソーバ、アレスタなどに広く利用されている。
電圧非直線抵抗体の電圧−電流特性は、一般に次の近似
式で示される。
式で示される。
１＝ＫＶＱ
ここで、１は電流、Ｖは電圧、ＫおよびＱは定数であり
、Ｑ‘ま非直線係数と呼ばれる。
、Ｑ‘ま非直線係数と呼ばれる。
また、ある一定電流値ｉにおける電圧Ｖｉをパラメータ
としてとれば、電圧非直線抵抗体の特性は非直線係数Ｑ
とＶｉによって示されることになる。Ｑの値が大きけれ
ば大きいほど電圧非直線樺が良いと言え、従来の炭化ケ
イ素粒子が結着した構造を持つＳＩＣバィスタのＱ＝３
〜７に比べ、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体
はＱ＝３０〜１００と高く、優れた非直線性を持つ。
としてとれば、電圧非直線抵抗体の特性は非直線係数Ｑ
とＶｉによって示されることになる。Ｑの値が大きけれ
ば大きいほど電圧非直線樺が良いと言え、従来の炭化ケ
イ素粒子が結着した構造を持つＳＩＣバィスタのＱ＝３
〜７に比べ、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体
はＱ＝３０〜１００と高く、優れた非直線性を持つ。
また、非直線係数Ｑは実際は抵抗体を流れる電流密度の
関数であり、常用電流領域では電流密度が小さいほどＱ
は４・さくなり、極低電流領域ではＱ＝１、即ちオーミ
ック特性を示す。電圧非直線抵抗体を用いる場合、非直
線領域が低電流領域まで伸びて低電流密度においてＱが
大きいほど、抵抗体を常時低電流に領域で用いることが
でき、電圧非直線抵抗体における熱発生が少なく、抵抗
体が長寿命となるという利点が考えられる。しかしなが
ら、従釆から知られている電圧非直線抵抗体においては
、電流密度が１０‐５Ａ／の以下になるとＱが急に小さ
くなり、これよりも低電流の領域では電圧非直線抵抗体
として使用できないという欠点があった。〔発明の目的
〕本発明は以上の点に鑑み、低電流領域においても高い
非直線係数びを持つ電圧非直線抵抗体を得ることを目的
とする。
関数であり、常用電流領域では電流密度が小さいほどＱ
は４・さくなり、極低電流領域ではＱ＝１、即ちオーミ
ック特性を示す。電圧非直線抵抗体を用いる場合、非直
線領域が低電流領域まで伸びて低電流密度においてＱが
大きいほど、抵抗体を常時低電流に領域で用いることが
でき、電圧非直線抵抗体における熱発生が少なく、抵抗
体が長寿命となるという利点が考えられる。しかしなが
ら、従釆から知られている電圧非直線抵抗体においては
、電流密度が１０‐５Ａ／の以下になるとＱが急に小さ
くなり、これよりも低電流の領域では電圧非直線抵抗体
として使用できないという欠点があった。〔発明の目的
〕本発明は以上の点に鑑み、低電流領域においても高い
非直線係数びを持つ電圧非直線抵抗体を得ることを目的
とする。
本発明の適用される電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛を主
成分とし、ビスマスを酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）に換
算して０．０１〜１０モル％、マンガンあるいはコバル
トの少なくとも一方をそれぞれ炭酸マンガン（ＭｎＣ０
３）あるいは酸化コバルト（Ｃｏ２０３）に換算してそ
れぞれ０．０１〜１０モル％含む焼結体材料、もしくは
さらに必要に応じてアンチモン、クロム、ニッケル、ケ
イ素、ホウ素などのうち少なくとも１成分を酸化物に換
算してそれぞれ０．０１〜１０モル％含有する焼結体材
料に、添加物としてさらにリチウムを炭酸リチウム（Ｌ
ｉ２Ｃ０３）に換算して０．０００５〜０．０５モル％
含む成形品の暁結体からなる。
成分とし、ビスマスを酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）に換
算して０．０１〜１０モル％、マンガンあるいはコバル
トの少なくとも一方をそれぞれ炭酸マンガン（ＭｎＣ０
３）あるいは酸化コバルト（Ｃｏ２０３）に換算してそ
れぞれ０．０１〜１０モル％含む焼結体材料、もしくは
さらに必要に応じてアンチモン、クロム、ニッケル、ケ
イ素、ホウ素などのうち少なくとも１成分を酸化物に換
算してそれぞれ０．０１〜１０モル％含有する焼結体材
料に、添加物としてさらにリチウムを炭酸リチウム（Ｌ
ｉ２Ｃ０３）に換算して０．０００５〜０．０５モル％
含む成形品の暁結体からなる。
上記添加物のうちビスマスは、焼結体内において酸化亜
鉛結晶粒界に析出して酸化亜鉛粒子のまわりに高抵抗境
界層を形成する。
鉛結晶粒界に析出して酸化亜鉛粒子のまわりに高抵抗境
界層を形成する。
マンガンおよびコバルトは、一部が酸化亜鉛結晶粒内に
取込まれ、残りは高抵抗境界層内に取込まれる。その結
果、酸化亜鉛粒子内の担体濃度が適度な値になるととも
に境界層内に高密度トラッブが形成され、粒界のポテン
シャル障壁が高まって抵抗体の電圧非直線性が増す。な
お、ビスマス、マンガンおよびまたはコバルトの添加量
は、酸化物（或いは炭酸化物）に換算してそれぞれ０．
０１〜１０モル％の範囲内が望ましい。これよりも添加
量が少ないと添加の効果が十分でなく、また添加量が多
いと添加物が必要以上に粒界に析出して、共に抵抗体の
Ｑが悪くなる。リチウムを前記の範囲において添加した
場合、リチウムがアクセプタとしてふるまうために、ア
クセプタ効果によって粒界のポテンシャル障壁がさらに
高められ、リーク電流が減少して低電流領域での電圧非
直線性を向上させる効果のあることがわかった。
取込まれ、残りは高抵抗境界層内に取込まれる。その結
果、酸化亜鉛粒子内の担体濃度が適度な値になるととも
に境界層内に高密度トラッブが形成され、粒界のポテン
シャル障壁が高まって抵抗体の電圧非直線性が増す。な
お、ビスマス、マンガンおよびまたはコバルトの添加量
は、酸化物（或いは炭酸化物）に換算してそれぞれ０．
０１〜１０モル％の範囲内が望ましい。これよりも添加
量が少ないと添加の効果が十分でなく、また添加量が多
いと添加物が必要以上に粒界に析出して、共に抵抗体の
Ｑが悪くなる。リチウムを前記の範囲において添加した
場合、リチウムがアクセプタとしてふるまうために、ア
クセプタ効果によって粒界のポテンシャル障壁がさらに
高められ、リーク電流が減少して低電流領域での電圧非
直線性を向上させる効果のあることがわかった。
リチウムの添加量がこの範囲よりも少ないと、ポテンシ
ャル障壁は十分高くならず、Ｑ‘まあまり向上しない。
またこの範囲を越えてリチウムを添加した場合には、酸
化亜鉛粒子自体の担体濃度が必要以上に減少してしまう
ため、粒内抵抗が増して電圧非直線性はかえって悪くな
ってしまう。なお、特公昭５２一２１７１４号公報によ
れば、Ｌｊ拡散法が知られているが、この方法では低電
流領域でのＱが十分に高くならない。
ャル障壁は十分高くならず、Ｑ‘まあまり向上しない。
またこの範囲を越えてリチウムを添加した場合には、酸
化亜鉛粒子自体の担体濃度が必要以上に減少してしまう
ため、粒内抵抗が増して電圧非直線性はかえって悪くな
ってしまう。なお、特公昭５２一２１７１４号公報によ
れば、Ｌｊ拡散法が知られているが、この方法では低電
流領域でのＱが十分に高くならない。
以下実施例によって本発明を説明する。
実施例 １
Ｚｎ〇にＢｉ２〇３０．７モル％、Ｃｏ２○３１．０モ
ル％、ＭｎＣ。
ル％、ＭｎＣ。
３０．５モル％、Ｓｂ２０３１．０モル％、Ｃｒ２０３
０．５モル％、Ｎｉ。
０．５モル％、Ｎｉ。
１．０モル％、Ｓｉ。
２１．５モル％、Ｂ２０３０．０５モル％、およびＬｉ
２ＣＱを添加し、ボールミルを用いて湿式混合した。
２ＣＱを添加し、ボールミルを用いて湿式混合した。
これを乾燥したのち、ポリビニールアルコール２％水溶
液を加えて造粒し、成形圧力７５０ｋ９′流の下で寸法
１２側Ｊ×２柵厚に成形した。この成形体を、抵抗加熱
炉を用いて昇温速度２００ｏＣ／ｈ、１２５０３０保持
１時間の条件で大気中焼成し、炉中放冷した。得られた
焼結体素子の両面に電極として７側めのアルミニウム蒸
着膜をつけ、電圧−電流特性を測定した。第１図はＬｉ
２Ｃ０３の添加量を変化させた時に得られた非直線係数
Ｑの変化を示す。
液を加えて造粒し、成形圧力７５０ｋ９′流の下で寸法
１２側Ｊ×２柵厚に成形した。この成形体を、抵抗加熱
炉を用いて昇温速度２００ｏＣ／ｈ、１２５０３０保持
１時間の条件で大気中焼成し、炉中放冷した。得られた
焼結体素子の両面に電極として７側めのアルミニウム蒸
着膜をつけ、電圧−電流特性を測定した。第１図はＬｉ
２Ｃ０３の添加量を変化させた時に得られた非直線係数
Ｑの変化を示す。
ここでＱとしては、１×１０‐８Ａ／の〜１×１０‐５
Ａ／のの電流密度範囲における値をとった。この範囲は
抵抗体の特性がオーミツクな特性から著しい電圧非直線
性に移りかわる領域で、一般にＱの値はそれほど高くな
い。第１図によれば、Ｌｉ２Ｃ０３の添加量が０．００
０５〜０．０５モル％のときに、この低電流領域でのＱ
の値が２０以上の高い値を示すことがわかる。また、上
記実施例と同様な方法で得られたりチゥムを含まない素
子の、同様の電流密度範囲でのＱの値は４．８であった
。
Ａ／のの電流密度範囲における値をとった。この範囲は
抵抗体の特性がオーミツクな特性から著しい電圧非直線
性に移りかわる領域で、一般にＱの値はそれほど高くな
い。第１図によれば、Ｌｉ２Ｃ０３の添加量が０．００
０５〜０．０５モル％のときに、この低電流領域でのＱ
の値が２０以上の高い値を示すことがわかる。また、上
記実施例と同様な方法で得られたりチゥムを含まない素
子の、同様の電流密度範囲でのＱの値は４．８であった
。
これより、Ｌｉ２Ｃ０３の添加量が０．０００５〜０．
０５モル％のときの低電流領域でのＱの値は、リチウム
を添加しない場合よりも高い値を示すことがわかる。第
２図は、Ｌｉ２Ｃ０３の添加量を変化させた時の、素子
の粒界のポテンシャル障壁の高さと酸化亜鉛粒子の粒内
抵抗の変化を示す。
０５モル％のときの低電流領域でのＱの値は、リチウム
を添加しない場合よりも高い値を示すことがわかる。第
２図は、Ｌｉ２Ｃ０３の添加量を変化させた時の、素子
の粒界のポテンシャル障壁の高さと酸化亜鉛粒子の粒内
抵抗の変化を示す。
リチウムの添加量が多いほどポテンシャル障壁の高さが
増してリーク電流が減少すること、またリチウムの添加
量が多いほど酸化亜鉛の粒内抵抗が増加することがわか
る。この図より、ばを高めるために添加するＬｉ２Ｃ０
３の量は、０．０００５〜０．０５モル％が適当となる
。本発明による素子は従来のリチウムを含まない素子に
比べて約１桁低い電流密度で同等のＱを示すため、１桁
低い電流密度での使用が可能となり、定電圧素子として
用いた場合の寿命が１桁長くなるという結果が得られた
。
増してリーク電流が減少すること、またリチウムの添加
量が多いほど酸化亜鉛の粒内抵抗が増加することがわか
る。この図より、ばを高めるために添加するＬｉ２Ｃ０
３の量は、０．０００５〜０．０５モル％が適当となる
。本発明による素子は従来のリチウムを含まない素子に
比べて約１桁低い電流密度で同等のＱを示すため、１桁
低い電流密度での使用が可能となり、定電圧素子として
用いた場合の寿命が１桁長くなるという結果が得られた
。
実施例 ２Ｚｎ０にＢｉ２０３、Ｃｏ２０３、Ｌｉ２Ｃ
０３を添加し、それぞれの添加量を変化させて実施例１
と同様にして焼縞体素子を作製し、電圧−電流特性を測
定した。
０３を添加し、それぞれの添加量を変化させて実施例１
と同様にして焼縞体素子を作製し、電圧−電流特性を測
定した。
各場合における実施例１と同様の電流密度範囲でのＱの
値と、１０‐７Ａ′の〜ＩＡ／のにおける制限電圧比の
値を、第１表に示す。Ｂｉ２Ｑ、Ｃｏ２０３の添加量が
０．０１〜１０モル％でＬｉ２Ｃ０３の添加量が０．０
００５〜０．０５モル％のときに、高いＱの値が得られ
ることがわかる。また制限電圧比もＬｉ２Ｃ０３の添加
量が０．０００５〜０．０５モル％の範囲内で特に小さ
くなり、この範囲内の素子が低電流領域のサージアブソ
ーバとして特に有効なことを示している。船船 実施例 ３ Ｚｎ０にＢｉ２０３、ＭｎＣ０３、Ｌｉ２ＣＱを添加し
、それぞれの添加量を変化させて実施例１と同様にして
暁結体素子を作製し、電圧−電流特性を測定した。
値と、１０‐７Ａ′の〜ＩＡ／のにおける制限電圧比の
値を、第１表に示す。Ｂｉ２Ｑ、Ｃｏ２０３の添加量が
０．０１〜１０モル％でＬｉ２Ｃ０３の添加量が０．０
００５〜０．０５モル％のときに、高いＱの値が得られ
ることがわかる。また制限電圧比もＬｉ２Ｃ０３の添加
量が０．０００５〜０．０５モル％の範囲内で特に小さ
くなり、この範囲内の素子が低電流領域のサージアブソ
ーバとして特に有効なことを示している。船船 実施例 ３ Ｚｎ０にＢｉ２０３、ＭｎＣ０３、Ｌｉ２ＣＱを添加し
、それぞれの添加量を変化させて実施例１と同様にして
暁結体素子を作製し、電圧−電流特性を測定した。
各場合における、実施例２と同様の電流密度範囲でのＱ
の値と制限電圧比の値を、第２表に示す。Ｂｉ２０３、
ＭｎＣ０３の添加量が０．０１〜１０モル％でＬｉ２Ｃ
０３の添加量が０．０００５〜０．０５モル％のときに
、高いＱの値が得られることがわかる。またＬｉ２Ｃ０
３の添加量が０．０００５〜０．０５モル％の範囲内で
、制限電圧比は特に小さくなる。
の値と制限電圧比の値を、第２表に示す。Ｂｉ２０３、
ＭｎＣ０３の添加量が０．０１〜１０モル％でＬｉ２Ｃ
０３の添加量が０．０００５〜０．０５モル％のときに
、高いＱの値が得られることがわかる。またＬｉ２Ｃ０
３の添加量が０．０００５〜０．０５モル％の範囲内で
、制限電圧比は特に小さくなる。
船
船
〔発明の効果〕
以上の例から明らかなように、本発明によれば添加物の
一部としてリチウムを炭酸リチウムに換算して０．００
０５〜０．０５モル％含む酸化亜鉛系電圧非直線抵抗体
は、低電流領域において高い非直線係数を持つ。
一部としてリチウムを炭酸リチウムに換算して０．００
０５〜０．０５モル％含む酸化亜鉛系電圧非直線抵抗体
は、低電流領域において高い非直線係数を持つ。
またこの効果は、実施例に限らず各添加物量が本発明の
適用範囲内にあるすべての場合に対し、同様である。本
発明によって得られる低電流領域での電圧非直線性の高
い抵抗体は、低電圧印加時におけるリーク電流が少なく
定電圧放電特性がすぐれていると同時に、電圧印加時の
負荷がづ、さく寿命が長いなど、従釆に比してすぐれた
特徴を持ったものである。
適用範囲内にあるすべての場合に対し、同様である。本
発明によって得られる低電流領域での電圧非直線性の高
い抵抗体は、低電圧印加時におけるリーク電流が少なく
定電圧放電特性がすぐれていると同時に、電圧印加時の
負荷がづ、さく寿命が長いなど、従釆に比してすぐれた
特徴を持ったものである。
第１図は本発明の実施例１においてリチウムの添加量を
変えた場合の酸化亜鉛競結体の低電流領域における非直
線係数ばの変化を示す図、第２図はこの時の焼結体の粒
界のポテンシャル障壁の高さと酸化亜鉛粒子の粒内抵抗
率の変化を示す図である。 １・・・・・・ポテンシャル障壁の高さ、２…・・・酸
化亜鉛の粒内抵抗率。 努’図 髪２図
変えた場合の酸化亜鉛競結体の低電流領域における非直
線係数ばの変化を示す図、第２図はこの時の焼結体の粒
界のポテンシャル障壁の高さと酸化亜鉛粒子の粒内抵抗
率の変化を示す図である。 １・・・・・・ポテンシャル障壁の高さ、２…・・・酸
化亜鉛の粒内抵抗率。 努’図 髪２図
Claims (1)
- １ 酸化亜鉛を主成分とし、ビスマスを酸化ビスマス（
Ｂｉ＿２Ｏ＿３）に換算して０．０１〜１０モル％、マ
ンガン或いはコバルトの少なくとも一方をそれぞれ炭酸
マンガン（ＭｎＣＯ＿３）或いは酸化コバルト（ＣＯ＿
２Ｏ＿３）に換算してそれぞれ０．０１〜１０モル％、
リチウムを炭酸リチウム（Ｌｉ＿２ＣＯ＿３）に換算し
て０．０００５〜０．０５モル％含むことを特徴とする
電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54161470A JPS604564B2 (ja) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | 電圧非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54161470A JPS604564B2 (ja) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5685803A JPS5685803A (en) | 1981-07-13 |
| JPS604564B2 true JPS604564B2 (ja) | 1985-02-05 |
Family
ID=15735700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54161470A Expired JPS604564B2 (ja) | 1979-12-14 | 1979-12-14 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS604564B2 (ja) |
-
1979
- 1979-12-14 JP JP54161470A patent/JPS604564B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5685803A (en) | 1981-07-13 |
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