JPS607701A - Voltage depending nonlinear resistor porcelain composition - Google Patents

Voltage depending nonlinear resistor porcelain composition

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JPS607701A
JPS607701A JP58117567A JP11756783A JPS607701A JP S607701 A JPS607701 A JP S607701A JP 58117567 A JP58117567 A JP 58117567A JP 11756783 A JP11756783 A JP 11756783A JP S607701 A JPS607701 A JP S607701A
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JP
Japan
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varistor
voltage
nonlinear resistor
noise
porcelain composition
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Application number
JP58117567A
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Japanese (ja)
Inventor
野井 慶一
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
(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】 産業上の利用分野 本発明は各種電気機器、電子機器において異常電圧吸収
用及びノイズ除去用などに利用される電圧依存性非直線
抵抗体(以下バリスタと呼ぶ)を作るのに好適な電圧依
存性非直線抵抗体磁器組成物に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention produces a voltage-dependent nonlinear resistor (hereinafter referred to as a varistor) that is used for abnormal voltage absorption and noise removal in various electrical and electronic devices. The present invention relates to a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition suitable for.

従来例の構成とその問題点 従来、各種電気機器、電子機器における異常高電圧(以
下サージと呼ぶ)の吸収、雑音の除去。
Conventional structure and its problems Traditionally, it has been used to absorb abnormally high voltages (hereinafter referred to as surges) and remove noise in various electrical and electronic devices.

火花消去などのために電圧依存性非直線抵抗特性を有す
るSiCバリスタやZnO系バリスタなどが使用されて
いた。このようなバリスタの電圧−電流特性は近似的に
次式のように表わすことができる。
SiC varistors, ZnO-based varistors, and the like having voltage-dependent nonlinear resistance characteristics have been used to eliminate sparks and the like. The voltage-current characteristics of such a varistor can be approximately expressed as follows.

I=(V/C)“ ここで、工は電流、Vは電圧、Cはバリスタ固有の定数
であり、αは電圧非直線指数である。
I=(V/C) "Here, E is the current, V is the voltage, C is a constant specific to the varistor, and α is the voltage nonlinear index.

81Cバリスタのαは2〜7程度、ZnO系ハ+)スタ
ではαが60にもおよぶものがある。このようなバリス
タはサージのように比較的高い電圧の吸収に優れた性能
を有しているが、誘電率が低く固有静電容量が小さいた
め、バリスタ電圧以下の低い電圧の吸収(例えばノイズ
など)に対してはほとんど効果を示さず、捷だ誘電損失
角(tanδ)も5〜10チと大きい。
The α of 81C varistors is about 2 to 7, and the α of some ZnO-based varistors is as high as 60. Although such varistors have excellent performance in absorbing relatively high voltages such as surges, their low dielectric constant and small specific capacitance prevent them from absorbing low voltages below the varistor voltage (e.g. noise, etc.). ), and the dielectric loss angle (tan δ) is as large as 5 to 10 inches.

一方、これらのノイズなどの除去には組成や焼成条件を
適当に選択することにより、見かけの誘電率が5 X 
10’〜6×104程度でtanδが1チ前後の半導体
磁器コンデンサが利用されている。
On the other hand, in order to remove these noises, the apparent dielectric constant can be reduced to 5X by appropriately selecting the composition and firing conditions.
Semiconductor ceramic capacitors with a size of about 10' to 6×10 4 and a tan δ of around 1 inch are used.

しかし、この半導体磁器コンデンサはサージなどにより
ある限度以上の電流が素子に印加されると破壊したり、
コンデンサとしての機能を果たさなくなったりする。
However, this semiconductor porcelain capacitor may be destroyed if a current exceeding a certain limit is applied to the element due to a surge, etc.
It may no longer function as a capacitor.

上記のような理由で電気機器、電子機器においては、サ
ージ吸収やノイズ除去などの目的のためには、通常バリ
スタとコンデンサ及び他の部品(例えばコイル)とを組
み合わせて使用され、例えばノイズフィルタはこのよう
な構成になっている。
For the reasons mentioned above, in electrical and electronic equipment, varistors are usually used in combination with capacitors and other parts (e.g. coils) for purposes such as surge absorption and noise removal.For example, noise filters are The configuration is like this.

第1図は一般的な従来のノイズフィルタ回路を示し、第
2図はバリスタとコンデンサ及びコイルを組み合わせて
構成された従来のノイズフィルタ回路を示しており、1
はコイノペ2はコンデンサ、3はバリスタである。
Figure 1 shows a general conventional noise filter circuit, and Figure 2 shows a conventional noise filter circuit configured by combining a varistor, a capacitor, and a coil.
Koinope 2 is a capacitor and 3 is a varistor.

しかし、このような第2図に示す構成は機器内部におけ
る部品点数が多くなる上に機器の小形化動向に相反する
という欠点を有していた。
However, the configuration shown in FIG. 2 has the disadvantage that the number of parts inside the device increases and it is contrary to the trend toward miniaturization of devices.

発明の目的 本発明は上記のような従来のサージ吸収、ノイズ除去に
おける欠点を除去し、バリスタとコンデンサの両方の機
能を有し、1個の素子でサージ吸収、ノイズ除去が可能
な複合機能を有するバリスタを作るのに好適な磁器組成
物を提供することを目的としている。
Purpose of the Invention The present invention eliminates the drawbacks of conventional surge absorption and noise removal as described above, and provides a composite function that has the functions of both a varistor and a capacitor and can perform surge absorption and noise removal with a single element. The object of the present invention is to provide a porcelain composition suitable for making a varistor having a porcelain composition.

発明の構成 本発明は上記のような目的を達成するだめに、5rTi
03と、半導体化促進用金属酸化物としてNb2O5と
Ta205 、さらに添加物としてMnO2と、Ga、
 Pt、 TI、 Si、 Ti、 Li、 La、 
Cu からなる群から選択された少なくとも1種類以上
の元素を所定量含有する構成とした電圧依存性非直線抵
抗体磁器組成物を提案するものである。
Structure of the Invention In order to achieve the above-mentioned objects, the present invention is directed to the use of 5rTi.
03, Nb2O5 and Ta205 as metal oxides for promoting semiconductor formation, and MnO2 and Ga as additives.
Pt, TI, Si, Ti, Li, La,
The present invention proposes a voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition containing a predetermined amount of at least one element selected from the group consisting of Cu.

実施例の説明 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。Description of examples The present invention will be specifically described below with reference to Examples.

5rTi03とNb205 、 Ta205とMnO2
、ThOを下記の表に示した組成比になるように秤量し
た後、ボールミルなどにより湿式で6時間混合し、乾燥
させた後空気中で10oo〜126o0C11〜6時間
仮焼する。その後、ボールミルなどにより湿式で4時間
粉砕し、乾燥させた後、何機バインダー(例えばポリビ
ニルアルコール々ど)を8wt%加え造粒した後、8.
0πmφ×1.Qfflfftの形状にプレス圧1.o
t/2で加圧成型した。この成型体を還元m 雰囲気(例えばN2:H2=10 : 1)にて130
0〜1450’Cで1〜6時間焼成した。こうして得ら
れた焼成体の比抵抗は0.1〜o、8Ω・ぼで、平均粒
径は20〜60μmであった。次に、この焼成体を空気
中で1000〜1300’Cで0.5〜6時間焼成し、
第3図の焼結体4を得た。さらに、上記焼結体4の側平
面をSiCなどの研磨剤で研磨し、Agなどの導電性金
属を用いて電極6,6を形成した。
5rTi03 and Nb205, Ta205 and MnO2
, ThO are weighed so as to have the composition ratio shown in the table below, mixed wet for 6 hours using a ball mill or the like, dried and then calcined in air at 100°C to 126°C for 11 to 6 hours. After that, it was wet-pulverized for 4 hours using a ball mill or the like, dried, and then 8 wt % of a binder (for example, polyvinyl alcohol, etc.) was added and granulated.
0πmφ×1. Apply pressure 1 to the shape of Qfflfft. o
Pressure molding was performed at t/2. This molded body is heated to 130 m in a reducing atmosphere (for example, N2:H2=10:1).
It was fired at 0-1450'C for 1-6 hours. The thus obtained fired body had a specific resistance of 0.1 to 8Ω·m, and an average particle size of 20 to 60 μm. Next, this fired body is fired in air at 1000 to 1300'C for 0.5 to 6 hours,
A sintered body 4 as shown in FIG. 3 was obtained. Furthermore, the side planes of the sintered body 4 were polished with an abrasive such as SiC, and electrodes 6 were formed using a conductive metal such as Ag.

上記電極6.6の径はei 、o mmφとした。The diameter of the electrode 6.6 was set to ei, o mmφ.

このようにして得られた素子の特性を下記の表に併せて
示す。
The characteristics of the device thus obtained are also shown in the table below.

ここで、素子のバリスタとしての特性評価は上述した電
圧−電流特性式 %式% (ただし、工は電流、■は電圧、Cidバリスタ固有の
定数、αは非直線指数)におけるαとCによって行うこ
とが可能である。−しかし、Cの正確な測定が困幡であ
るため、本発明においては177LAのバリスタ電流を
流した時の単位厚み当りのバリスタ電圧(以下v1mA
/π7jと呼ぶ)の値と、tx = 1/iog(Vx
omA/V1mA) (ただし、vlOmAばIQmA
のバリスタ電流を流した時のバリスタ電圧、VlmAは
177LAのバリスタ電流を流した時のバリスタ電圧)
の値によりバリスタとしての特性評価を行っている。ま
た、コンデンサとしての特性評価は測定周波数1KHz
における誘電率ε。
Here, the characteristics of the device as a varistor are evaluated using α and C in the voltage-current characteristic formula % formula % (where, engineering is current, ■ is voltage, Cid is a constant specific to the varistor, and α is a nonlinear index). Is possible. - However, since it is difficult to accurately measure C, in the present invention, the varistor voltage per unit thickness when a varistor current of 177 LA flows (hereinafter v1mA
/π7j) and tx = 1/iog (Vx
omA/V1mA) (However, if vlOmA, IQmA
varistor voltage when a varistor current of 177LA is flowing, VlmA is the varistor voltage when a varistor current of 177LA is flowing)
Characteristics as a varistor are evaluated based on the value of . In addition, the characteristic evaluation as a capacitor is performed at a measurement frequency of 1KHz.
dielectric constant ε at .

誘電損失角tanδで行っている。上記のデータは還元
雰囲気における焼成温度1時間を1400°C92時間
、空気中での焼成温度1時間を1200′C。
The dielectric loss angle tan δ is used. The above data is based on a firing temperature of 1 hour at 1400°C in a reducing atmosphere for 92 hours, and a firing temperature of 1 hour at 1200'C in air.

3時間で行ったものである。This was done in 3 hours.

以上述べたようにNb205 、 Ta205は還元焼
成時K 5rTi03を主体とする結晶中に固溶し、原
子価制御により焼結体の比抵抗を1.0Ω・α前後に下
げることができるだめ、空気中で再焼成することにより
焼結体粒子境界に高抵抗層が形成され・くリスタ特性を
示す。
As mentioned above, Nb205 and Ta205 form a solid solution in the crystal mainly composed of K5rTi03 during reduction firing, and the specific resistance of the sintered body can be lowered to around 1.0Ω・α by controlling the valence. By re-firing in the sintered body, a high-resistance layer is formed at the grain boundaries of the sintered body, exhibiting crystallization characteristics.

また、Nb2O5は原料中のTlO2中に混存して含ま
れるものであり、通常工業的に精製される原料中には0
.001〜0.200モル多含捷れる。
In addition, Nb2O5 is mixedly contained in TlO2 in the raw material, and normally industrially refined raw materials contain 0.
.. 001 to 0.200 molar content.

Nb2O5だけで5rTi03を半導体化した場合比抵
抗はやや高く々す、バリスタ特性は示すものの特性が不
安定である。しかし、Nb2O5にTa205を加える
と比抵抗を低くすることができ、安定した特性が得られ
る。Ta2 o、、の添加量は多過ぎると他の添加物の
固溶を阻害するため、0.001〜5.000モルチが
適当である。
When 5rTi03 is made into a semiconductor using only Nb2O5, the specific resistance tends to be somewhat high, and although it exhibits varistor characteristics, the characteristics are unstable. However, when Ta205 is added to Nb2O5, the resistivity can be lowered and stable characteristics can be obtained. If the amount of Ta2O is too large, solid solution of other additives will be inhibited, so the appropriate amount is 0.001 to 5.000 mol.

MnO2を添加するとバリスタ特性を示すようになるが
、誘電率が小さく tanδも大きくなる。
When MnO2 is added, the material exhibits varistor characteristics, but the dielectric constant becomes small and tan δ becomes large.

しかし、Te20を同時に添加するとα、誘電率共に大
きくなり1.tanδは小さくなるため、特性は大幅に
改善される。
However, when Te20 is added at the same time, both α and the dielectric constant increase. Since tan δ becomes smaller, the characteristics are significantly improved.

MnO2は添加量が多くなるとtanδが大きくなり、
特性が劣化するため、0.001〜2.000モル%が
適当である。
As the amount of MnO2 added increases, tanδ increases,
Since the properties deteriorate, 0.001 to 2.000 mol% is appropriate.

Te20は添加量が多くなると誘電率が小さくなるため
、0.001〜2.000モル%が適当である。
Since the dielectric constant of Te20 decreases as the amount added increases, an appropriate amount is 0.001 to 2.000 mol%.

従って、」二記組成範囲で得た焼結体はバリスタとコン
デンサの両方の機能を持つことができる。
Therefore, the sintered body obtained within the composition range shown in 2 can function as both a varistor and a capacitor.

なお、実施例ではT620についてのみ単独で用いる場
合について説明したが、これに代えてGa。
In addition, although the case where only T620 was used alone was explained in the example, Ga was used in place of this.

Pt 、Si 、Ti 、Li 、La 、Cuの酸化
物をそれぞれ単独で上記所定量の範囲で用いても同様の
効果が得られることを確認した。また、これらGa 、
Pt 。
It has been confirmed that similar effects can be obtained by using oxides of Pt 2 , Si 2 , Ti 2 , Li 2 , La 2 , and Cu individually within the above-mentioned predetermined amounts. In addition, these Ga,
Pt.

T7I、Si 、Ti 、Li 、La 、Cuの酸化
物を2種類以上、合計での1へ加量が上記所定量の範囲
になるようにして用いても同様の効果が得られることを
確認した。
It has been confirmed that similar effects can be obtained by using two or more oxides of T7I, Si 2 , Ti 2 , Li 2 , La 2 , and Cu in such a way that the total amount added to 1 falls within the above specified amount range. .

」二記の素子を使用して第4図に示すような回路を作り
、第6図に示すようなノイズ入力人に対して出力状況を
調べた結果、第6図の出力状況曲線Bに示すようにノイ
ズをおさえることができた。
A circuit like the one shown in Figure 4 was created using the elements described in ``2'', and the output situation was investigated for a noise input person as shown in Figure 6. As a result, the output situation curve B in Figure 6 shows the result. I was able to suppress the noise.

第6図で7は本発明の素子、8はコイルである。In FIG. 6, 7 is an element of the present invention, and 8 is a coil.

なお、第1図に示す従来のフィルタ回路の出力状況は第
6図の出力状況曲線Cの通りであり、十分にノイズを除
去していない。捷た、第2図に示すバリスタを含む従来
のフィルタ回路では、本発明による素子を用いた第4図
の回路に類似した効果が得られるが、バリスタを別個に
必要とするだけ部品点数が多くなる。
Note that the output condition of the conventional filter circuit shown in FIG. 1 is as shown by the output condition curve C in FIG. 6, and noise is not removed sufficiently. A conventional filter circuit including the shredded varistor shown in FIG. 2 can achieve an effect similar to the circuit shown in FIG. Become.

発明の効果 以」二述べたように本発明による磁器組成物を利用した
素子は従来にない複合機能を有し、バリスタとコンデン
サの2つの役割を同時に果たすことが可能であり、従来
のノイズフィルタ回路を簡略化し、小形、高性能、低コ
スト化に寄与するものであり、各種電気機器、電子機器
のサージ吸収。
Effects of the Invention As mentioned in Section 2, the device using the ceramic composition of the present invention has an unprecedented complex function, and can play the roles of a varistor and a capacitor at the same time. It simplifies circuits and contributes to miniaturization, high performance, and cost reduction, and is useful for absorbing surges in various electrical and electronic devices.

ノイズ除去へと広げることができ、その実用上の価値は
極めて大きい。
This can be extended to noise removal, and its practical value is extremely large.

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

第1図、第2図はそれぞれ従来におけるノイズフィルタ
回路を示す回路図、第3図は本発明による磁器組成物を
用いた素子の断面図、第4図は第3図の素子を用いたノ
イズフィルタ回路を示す回路図、第6図は本発明と従来
のノイズフィルタ回路による入力ノイズと出力ノイズの
状況を示す特性図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 I 第3図 、6 第4図 第5図 一燭液数IMHz) 5
Figures 1 and 2 are circuit diagrams showing conventional noise filter circuits, Figure 3 is a cross-sectional view of an element using the ceramic composition of the present invention, and Figure 4 is a noise filter using the element shown in Figure 3. FIG. 6 is a circuit diagram showing the filter circuit, and is a characteristic diagram showing the input noise and output noise situations of the present invention and the conventional noise filter circuit. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure I Figure 3, 6 Figure 4 Figure 5 Number of liquid per candle (IMHz) 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 5rTi03を99.996〜90.800モルチ、半
導体化促進用金属酸化物としてNb2O5を0.001
〜0.200 モ#%、Ta205を○、oo1〜5.
Oo○モルチ含み、MnをMnO2の形にして○、○0
1〜2、OOO%ル% 、 Ga 、Pt 、T I 
、Si 、Ti 、Li 。 La、Cuからなる群から選択された少なくとも1種類
風゛上の元素をGa2 o3.p to 、’r 7!
20 、5i02 。 TiO2,Li2O、La2O3,CuOの形にして0
.oo1〜2.000モルチ含有することを特徴とする
電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物。
[Claims] 99.996 to 90.800 mol of 5rTi03 and 0.001 mol of Nb2O5 as a metal oxide for promoting semiconductor formation.
~0.200 Mo#%, Ta205 ○, oo1~5.
Oo○ Contains molti, Mn is in the form of MnO2, ○, ○0
1-2, OOO%, Ga, Pt, TI
, Si, Ti, Li. At least one element selected from the group consisting of La, Cu and Ga2O3. p to,'r 7!
20, 5i02. 0 in the form of TiO2, Li2O, La2O3, CuO
.. A voltage-dependent nonlinear resistor ceramic composition characterized by containing oo1 to 2,000 molti.
JP58117567A 1983-06-28 1983-06-28 Voltage depending nonlinear resistor porcelain composition Pending JPS607701A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61271802A (en) * 1985-05-28 1986-12-02 石塚電子株式会社 Voltage non-linear resistor ceramic composition

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61271802A (en) * 1985-05-28 1986-12-02 石塚電子株式会社 Voltage non-linear resistor ceramic composition

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