JPS61220401A - Ptc抵抗素子 - Google Patents

Ptc抵抗素子

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JPS61220401A
JPS61220401A JP60060932A JP6093285A JPS61220401A JP S61220401 A JPS61220401 A JP S61220401A JP 60060932 A JP60060932 A JP 60060932A JP 6093285 A JP6093285 A JP 6093285A JP S61220401 A JPS61220401 A JP S61220401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ptc
resistor
resistance
resistance element
ceramic
Prior art date
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Pending
Application number
JP60060932A
Other languages
English (en)
Inventor
福島 伸
芳野 久士
俊自 野村
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS61220401A publication Critical patent/JPS61220401A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明にPTC抵抗体に関しさらに詳しくは通常の通電
時における電気抵抗が小さくかつ耐熱衝撃性に優れたセ
ラミックPTC抵抗素子に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年BaTi0.やBaTi0.に少量の添加物を含有
したもの等の金属酸化物がセラミックPTC抵抗体とし
て用いられている。このBaTiO3系のセラミックP
TC抵抗体は温度の上昇によシ比抵抗が10”〜10!
(Ω、clL)程度から106(Ω、cIL)程度に急
激に増大するものでPTCサーミスタとして使用されて
いる。しかしBaTi0.系のセラミックPTC抵抗体
は比抵抗が10” 〜10”(Ω、cIIL)程度の範
囲にPTCq性があルタめそれ以下のPTC特性を必要
とする過電流防止用等のPTCサーミスタに使用するこ
とは困難であった。
そこで、 BaTi0.系以外のセラミックPTC抵抗
体としてv2O.を主成分とし、これにCr、Aj等の
少量添加物を含有してなるv2O□セラミックPTC抵
抗体が考えられている。このV、O,セラミックPTC
抵抗体は温度の上昇によシ比抵抗が10−”(Ω、cm
)程度から1(Ω、crIL)程度に急激に増大すると
いうように極めて低い値の変動′範囲をもつため、比抵
抗の低いPTC特性を必要とする過電流防止用等のサー
ミスタに使用することが可能である。
ところでこのvtOs系のPTC現象は1次のように考
えられている。すなわちV、O,は低抵抗状態でコラン
ダム構造をしているが、温度が上昇して転移点を越える
と、a軸は0.6%収縮するがa軸が1%膨張しこれに
伴ないバンド構造が変化し抵抗が急増するためにPTC
現象が現われると考えられている。この時体積は全体で
約1%膨張するため急激な相変態に対しては特に単結晶
の場合クラックが発生し実用に供し得ない問題がある。
焼結体にした場合、空孔が一種の応力緩和サイトとして
作用するため、急激な相変態に対し単結晶よシは強固で
あるが時にはクラックが発生するなど完全ではない。従
来焉0.系のPTCセラミック抵抗体においては上記欠
点を改良するためK 、 Fe、 Ni、 Co、 C
u、 Snを添加して焼結性−を向上させ1機械的強度
をたかめるとともに、上記添加金属の析出層によって相
変態に伴う応力の緩和をおこなうことによってり2ツク
の発生を防止することが有効である。この場合、上記金
属添加物の添加量は大きいほうが効果的である。
しかしながら上記Fe、 N1. Co、 Cu、 S
nの析出層の比抵抗はCrあるいは、すを添加しfCV
s Os母相の比抵抗よシも小さいため、 Fe、 N
i、 Co、 Cu、 an等の添加は抵抗体高抵抗状
態の抵抗値の低下をもたらし、相転移前後における低抵
抗状態の比抵抗と高抵抗状態の比抵抗の比率す外わちP
TC倍率の低下をもたらす丸め、 PTC抵抗体として
の良好な電気的特性を得るためにはFe、 Co、 N
i、 Cu、 Snの添加量を低く制限する必要があっ
た。
とのように、V、O,基PTC抵抗体においては良好な
機械的強度と電気特性をあわせもつ抵抗体を得ることは
困難であった。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点を改良するためになされたもので1通
電加熱などによる急激な相変態に対しても機械的に強固
であルかつ電気的特性の優れたV、O8系o PTCセ
ラミック抵抗素子を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発’A ハ(Vt −xix)gos (ただしO<
X<0.02 、 AはCr、A)から選ばれた少なく
とも1種) ic Fe、 Co、 Ni。
Cu、 Snのうちすくなくとも1種を0.01〜40
重量%添加したセラミックPTC抵抗体の両端Kl対の
金属電極を接合してなるPTC抵抗素子においてFe。
Co、 Ni、 Cu、 Snの含有量が該抵抗体の中
央部では低く、該電極近傍部では高くなっていることを
特徴とするPTCセラミック抵抗素子である。
一般にv2O.系セラミックPTC抵抗体く活性金属法
等によ#) 、 Cu等の金属板を電極として該抵抗体
の両端に接合したPCT抵抗素子においては、衝撃電流
通電時等の急激な温度上昇時には、該抵抗体と金属電極
あるいは接合に用いたろう材との熱膨張率差により、該
抵抗体の電極近傍においてクラックが発生し素子破壊に
いたる場合がちる。
本発明では上記抵抗体の電極近傍において高濃度OFe
、 Co、 Ni、 Cu、 Snを含有せしめ、電極
に用いる金属との整合性を向上させ、さらに同部位にお
ける応力の発生を抑制しかつ応力の吸収を有効におこな
うことくよシ、該PTC抵抗体の耐熱衝撃性を向上させ
るものである。また該抵抗体の中央部においてはre、
 Co、 Ni、 Cu、 Sn含有量は電極近傍部に
比して低く電気特性すなわちPTC倍率の向上をもたら
しているものである。ここでFe、 Co、 Ni、 
Cu、 Snの含有量は該抵抗体中央部分よシミ極部に
かけて連続的に増加することが望ましいが1段階的に含
有量増加をおとなりてもよい。
またFe、 Co、 Ni、 Cu、 an q)添加
量は該抵抗体中央部。
はぼ電極接合面から m以上離れた領域においては0.
01〜io、owt%であることが望ましくさらに好ま
しくは1.0〜5.Qwt%であることが望ましい。ま
た該抵抗体端面すなわち電極接合面においては5〜40
vt%さらに好ましくは10〜3Qwt%であることが
望ましい。なお本発明において抵抗体中央部とは。
該抵抗体中心から電極接合面にむかって該抵抗体の全長
の40から80カの長さを有する領域をいう。
なお1本発明における組成成分の限定理由は以下の通電
である。A添加量XはPTC特性に直接影響をあたえる
ものであ、り O<X<0.020の範囲でPTC特性
を示すものであ!0 、 %K O,001<X<0.
010の範囲で効果的である。またAはCr及び/又は
AJ−でおるが、 Cr、Ajの総和が前期Xの範囲内
であればその比率は適宜決定できる。
また上記(Vs −x Ax)t Osに添加するFe
、 Ni、 Co、 Cu。
Snの添加量は、該素子の電極近傍すなわちセラミツク
焼結体の端面にあっては大きいほうが応力の吸収、ある
いは緩和に際、して有効であるが、焼結体中央部との整
合性から5〜4Qwt%、さらに好ましくは10〜3Q
wt%であることが望ましい。
また該焼結体中央部においては該添加量の過大はPTC
特性の低下をもたらし、tた添加量過少は焼結性の低下
をもたらすことから0.01〜10wt%の範囲にある
ことが望ましくさらに望ましくは1.0〜5.Qwt%
であることが望ましい。
なお1本発明によるPTC抵抗素子を製造する際には、
 (Vl−x Ax)、O,Ic Fe、 N1. C
o、 Cu、 Sn O少なくとも1種を添加した粉体
を用意し、これを加圧成形したのち焼結することが一般
的である。この隙。
Fe、 Ni、 Co、 Cu、 Snの添加量の異な
る数種の粉体を用意し、これを成形に用いる金型中に積
層したのち。
加圧成形をおこなった後焼結することで目的のPTC抵
抗素子が得られる。この除用いる粉体の粒径は均一であ
ることが望ましい。
ここで上記粉体を用意するにあたってはVl 01 K
”! OR+ ”! Ojから選ばれる少なくとも1種
、さらにFe、 Ni、 Co、 Cu、 Snの酸化
物から選ばれる少なくとも1種を所定量混合し、水素中
等で加熱還元して得ることができ、またv2O3にCr
2O.、A鳥03から選ばれる少なくとも1種、さらニ
Fe、 Ni、 Co、 Cu、 Sn。
酸化物から選ばれる少々くとも1種を所定量混合するこ
と等によって得るととができる。
〔発明の効果〕 以上の如く1本発明によればV、O,基セラミックPT
C抵抗体において1通電加熱などによる急激な相変態に
対しても機械的に強固であシ、かつ太き表PTC抵抗変
化を示すPTC抵抗体を得ることができる。
〔発明の実施例〕
以下本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
V2O1 、 Cr、O8、SnO,粉末第1表tlc
示す組成に配合し混合、粉砕したのち水素中で500℃
で熱処理して原料粉末A、 B、 C,D、 Eを得た
。これら粉末にバインダーとしてパラフィンを添加した
後、成形に用いる金型に電極部に向ってSn含有量が多
くなるように積層し、加圧成形したのち水素中1500
℃で4時間焼結をおこない第1図に示す如き10鵡φx
17snの形状のV2O.基セラミックPTC焼結体を
得、実施例とした。また原料粉A、CおよびEをそれぞ
れ単一で加圧成形後同様に焼結し比較例2〜4とした。
なお第1図中1〜5は夫々第1表中A−Eに対応し、6
はCu電極である。また1は9n、2〜5は1n厚であ
る。
上記焼結体に活性金属法により21131tOCu板を
真空四つ付して電極を形成したのち、 PTC特性を測
・定した結果を第2図に示す。図中7は実施例、8〜1
0は夫々比較例2〜4を示す。
さらに上記PTC抵抗素子に50OAの電流を投入し熱
衝撃に対するクラック発生の有無の試験をおこなった。
上記結果をまとめて第2表に示す。
第2表に示す如く1本発明による実施例においてはPT
C倍率が138倍と大きくかつ通電加熱によるり2ツク
の発生が無く耐熱衝撃性に優れていることがわかる。比
較例においては電極部近傍にり2ツクの発生あるいはP
TC倍率の低下が認められる。
以上のように本発明におけるPTC抵抗素子は耐熱衝撃
性に優れ抵抗変化率も大きく実用上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例におけるPTC素子の構造図、第2図は
実施例及び比較例に示す素子抵抗の温度依存性図。 以下余白 第1表 第2表 代理人弁理士 則近憲佑(ほか1名) 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、(V_1_−_xAx)_2O_3(ただし0≦x
    ≦0.02、AはCr、Alから選ばれた少なくとも1
    種)にFe、Ni、Co、Cu、Snのうち少なくとも
    1種を0.01〜40重量%含有している抵抗体の両端
    に1対の金属電極を接合してなるPTC抵抗素子におい
    て、Fe、Ni、Co、Cu、Sn含有量が該抵抗体の
    中央部では低く、該電極の近傍部では高くなっているこ
    とを特徴とするPTC抵抗素子。
JP60060932A 1985-03-27 1985-03-27 Ptc抵抗素子 Pending JPS61220401A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103310926A (zh) * 2013-06-08 2013-09-18 好利来(中国)电子科技股份有限公司 超小型表面贴装型过电流过热保护装置及其制作方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103310926A (zh) * 2013-06-08 2013-09-18 好利来(中国)电子科技股份有限公司 超小型表面贴装型过电流过热保护装置及其制作方法
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