JPS6197902A - 感温抵抗材料 - Google Patents
感温抵抗材料Info
- Publication number
- JPS6197902A JPS6197902A JP21838184A JP21838184A JPS6197902A JP S6197902 A JPS6197902 A JP S6197902A JP 21838184 A JP21838184 A JP 21838184A JP 21838184 A JP21838184 A JP 21838184A JP S6197902 A JPS6197902 A JP S6197902A
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- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- resistance
- resistance value
- hysteresis
- change
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、温度に対して抵抗値が大きく変化する感温抵
抗素子に係る。特に、温度ヒステリシスを小さくするこ
とにより、高精度計測器にも好適に適用することが可能
な感温抵抗材料に関する。
抗素子に係る。特に、温度ヒステリシスを小さくするこ
とにより、高精度計測器にも好適に適用することが可能
な感温抵抗材料に関する。
温度に対して抵抗値が変化する感温素子は通常、サーミ
スタと称される。一般Ｋ、そのサーミスタ定数は、４０
００に程度以下であり、例えば６８℃における抵抗値の
温度に対する変化率は一３％／’Ｃである。また、特殊
な感温素子として、任意の所定温度で抵抗値が急変する
ものがある。例えばよく知られた材料として、バナジウ
ム系酸化物がある。即ちＶＯ２（ｖ２０４）は、約６８
℃付近で抵抗値が３〜４桁大きく変わる。
スタと称される。一般Ｋ、そのサーミスタ定数は、４０
００に程度以下であり、例えば６８℃における抵抗値の
温度に対する変化率は一３％／’Ｃである。また、特殊
な感温素子として、任意の所定温度で抵抗値が急変する
ものがある。例えばよく知られた材料として、バナジウ
ム系酸化物がある。即ちＶＯ２（ｖ２０４）は、約６８
℃付近で抵抗値が３〜４桁大きく変わる。
この変化を利用し、所定温度でスイッチングする素子と
して、各種の温度制御機器や簡易型温度制御器にこの感
温素子が適用されて来た。゛第１図に二酸化バナジウム
ＶＯ□単結晶の温度−抵抗特性を示す。図示の如く６８
℃前後で抵抗値は急変している。この抵抗値の急激な変
化は、ＶＯ□の結晶構造が６８℃付近で低温相の組斜晶
系から高温相の正方晶系に変化し、この相転移によって
電気伝導機構が高抵抗の半導体性から低抵抗の金属性へ
変わるためと言わｎでいる。
して、各種の温度制御機器や簡易型温度制御器にこの感
温素子が適用されて来た。゛第１図に二酸化バナジウム
ＶＯ□単結晶の温度−抵抗特性を示す。図示の如く６８
℃前後で抵抗値は急変している。この抵抗値の急激な変
化は、ＶＯ□の結晶構造が６８℃付近で低温相の組斜晶
系から高温相の正方晶系に変化し、この相転移によって
電気伝導機構が高抵抗の半導体性から低抵抗の金属性へ
変わるためと言わｎでいる。
この結晶構造の変化、即ち原子移動を伴う変化は、温度
の過渡状態においては必然的に遅れを生じ、第１図に示
すようＫ、その急変温度には幅があり、低温から高温へ
の温度変化と賽温から低温への温度変化において抵抗値
の変化特性が異なるという、所謂ヒステリシスをもつ。
の過渡状態においては必然的に遅れを生じ、第１図に示
すようＫ、その急変温度には幅があり、低温から高温へ
の温度変化と賽温から低温への温度変化において抵抗値
の変化特性が異なるという、所謂ヒステリシスをもつ。
このだめ、所定の温度で抵抗値が大きく異なる値をもつ
ことになる。即ち、ヒステリシスとして、所定の抵抗値
に対して通常、最大２℃の温度差があシ、逆に、この領
域での所定の温度に対する２つの抵抗値の比は１０〜１
０２に及ぶ場合がある。このため、これを用いた温度検
知及び温度制御の精度は±１℃程度に留まる。従って高
精度計測器等への適用は困難であった。
ことになる。即ち、ヒステリシスとして、所定の抵抗値
に対して通常、最大２℃の温度差があシ、逆に、この領
域での所定の温度に対する２つの抵抗値の比は１０〜１
０２に及ぶ場合がある。このため、これを用いた温度検
知及び温度制御の精度は±１℃程度に留まる。従って高
精度計測器等への適用は困難であった。
このヒステリシスを解消するため、特公昭４６−ｆ３５
４７では、ＶＯ□粒子を５０μｍ以下とすること並びに
バリウム、ストロンチウム、アルミニウム、ニオブ、鉄
及びリン等の酸化物と上記ＶＯ２とを混合してなる急変
型感温素子材料について開示されている（特公昭４６−
８５４７）。
４７では、ＶＯ□粒子を５０μｍ以下とすること並びに
バリウム、ストロンチウム、アルミニウム、ニオブ、鉄
及びリン等の酸化物と上記ＶＯ２とを混合してなる急変
型感温素子材料について開示されている（特公昭４６−
８５４７）。
しかし、抵抗値と高抵抗値の急変領域での高い温度依存
性を利用して、温度検知の高精度化あるいは微小温度変
動を活用する高周波発振器へこれらを適用するには、や
はり前述の抵抗値のヒステリシスを小さく抑え、所定温
度での２つの抵抗値の差を従来に比べて極めて／］＼さ
く、たとえば５チ以内に抑えることが必要である。
性を利用して、温度検知の高精度化あるいは微小温度変
動を活用する高周波発振器へこれらを適用するには、や
はり前述の抵抗値のヒステリシスを小さく抑え、所定温
度での２つの抵抗値の差を従来に比べて極めて／］＼さ
く、たとえば５チ以内に抑えることが必要である。
結局このような観点で、従来のＶＯ２単結晶及びＶＯ２
焼結体のみを用いた感温素子では、その温度−抵抗特性
の大きなヒステリシスがあるだめ、十分な性能は得られ
なかった。
焼結体のみを用いた感温素子では、その温度−抵抗特性
の大きなヒステリシスがあるだめ、十分な性能は得られ
なかった。
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を改善し、
温度−抵抗特性のヒステリシスの小さい抵抗急変感温素
子材料を提供することにある。
温度−抵抗特性のヒステリシスの小さい抵抗急変感温素
子材料を提供することにある。
上記目的を達成すぺく、本発明の感温抵抗材料は、ＶＯ
２にＭ０Ｏ２を加えて熱処理するとともに、その組成を
、ＶＯ□が９０〜，５Ｑｗｔ％、ＭｏＯ２が１０〜４０
ｗｔ％の範囲として構成する。
２にＭ０Ｏ２を加えて熱処理するとともに、その組成を
、ＶＯ□が９０〜，５Ｑｗｔ％、ＭｏＯ２が１０〜４０
ｗｔ％の範囲として構成する。
この構成にすると、ＶＯ□の内部構造に、ＭｏＯ□によ
シ歪が予め与えられることにより、この結果、ヒステリ
シスを小さくできる。
シ歪が予め与えられることにより、この結果、ヒステリ
シスを小さくできる。
本発明の構成は、このように結晶構造に予め歪を与えて
おくことにより、低温度あるいは高温度から、抵抗値急
変領域を経る温度変化に対し、歪んだｖｏ２結晶構造部
分から徐々に原子の移動が始まシ、これに伴なって抵抗
値も徐々に変化する。この時、抵抗値急変領域としての
温度幅が広がり、まだ、その温度幅内における抵抗値変
化の量、即ち飛びもやや小さくなる。しかし、温度−抵
抗特性のヒステリシスは小さくなり、温度に対して、抵
抗値急変領域においても抵抗値がほぼ一義的に決まるた
め実用上の効果に著しいものがある。
おくことにより、低温度あるいは高温度から、抵抗値急
変領域を経る温度変化に対し、歪んだｖｏ２結晶構造部
分から徐々に原子の移動が始まシ、これに伴なって抵抗
値も徐々に変化する。この時、抵抗値急変領域としての
温度幅が広がり、まだ、その温度幅内における抵抗値変
化の量、即ち飛びもやや小さくなる。しかし、温度−抵
抗特性のヒステリシスは小さくなり、温度に対して、抵
抗値急変領域においても抵抗値がほぼ一義的に決まるた
め実用上の効果に著しいものがある。
この観点から、ＶＯ２に各種材料の添加を検討した結果
、ＶＯ２にＭｏｏ。を加えたバナジウム系酸化物が好適
であることを見出した。
、ＶＯ２にＭｏｏ。を加えたバナジウム系酸化物が好適
であることを見出した。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
平均粒径２μｍの■０２粉末と平均粒径２μｍのＭＯ°
２粉末とを第１表のＮ１１〜随１４に示す各々の配合比
で混合した。第１表の随１〜Ｎα１４は、配合組成が’
１０２１００ ｗｔ ％ 〜５ｏｗｔ ％ ’ｊ ’ｔ
’、ｌ１ｌｉ 次ＶＯ２量が少なくなっているもので、
随５〜は１２が７０２９０〜６０ｗｔ％内にある本発明
の組成範囲の例であって、随１〜随４はＶＯ２量がこの
範囲より多く、随１５以下は逆に少ない例である。この
混合物をプレス成型によシ、６ｆｉ＋×１聾 の圧粉体
に作成した。これを１０００℃−２時間の最高温度にお
いて熱処理した。
２粉末とを第１表のＮ１１〜随１４に示す各々の配合比
で混合した。第１表の随１〜Ｎα１４は、配合組成が’
１０２１００ ｗｔ ％ 〜５ｏｗｔ ％ ’ｊ ’ｔ
’、ｌ１ｌｉ 次ＶＯ２量が少なくなっているもので、
随５〜は１２が７０２９０〜６０ｗｔ％内にある本発明
の組成範囲の例であって、随１〜随４はＶＯ２量がこの
範囲より多く、随１５以下は逆に少ない例である。この
混合物をプレス成型によシ、６ｆｉ＋×１聾 の圧粉体
に作成した。これを１０００℃−２時間の最高温度にお
いて熱処理した。
ＶＯ２の熱処理は、ＶＯ２の酸化を防止子るため基本的
に非酸化性雰囲気で行なうことが必要であるが、反応を
伴なう本実施例では０２を５０ ｐｐｆｆｌ含有するＮ
２中で行なった。この焼結体の両面に他ペーストを塗布
して電極となし、その温度−抵抗特性を測定した。
に非酸化性雰囲気で行なうことが必要であるが、反応を
伴なう本実施例では０２を５０ ｐｐｆｆｌ含有するＮ
２中で行なった。この焼結体の両面に他ペーストを塗布
して電極となし、その温度−抵抗特性を測定した。
第１表には特性項目として、５０℃の抵抗値ＲＬ、１０
０℃の抵抗値ＲＨ１５０℃の抵抗値と１００℃の抵抗値
の比ＲＬ／ＲＨ，そして、ヒステリシスにおける２つの
抵抗値の最大比を示す。ここで、従来の一般サーミスタ
素子以上の抵抗値の変化を得るためには、５０℃と１０
０℃の抵抗値比Ｒ，／Ｒ，は１０以上が望まれる。また
、実用回路素子として用いられるには、５０℃で１０Ｏ
ＫΩ以下の抵抗値が望まれる。そして、ヒステリシスに
おける最大抵抗値比としては、２つの抵抗値の差を５％
以下とするため、１．０５以下が望まれる。
０℃の抵抗値ＲＨ１５０℃の抵抗値と１００℃の抵抗値
の比ＲＬ／ＲＨ，そして、ヒステリシスにおける２つの
抵抗値の最大比を示す。ここで、従来の一般サーミスタ
素子以上の抵抗値の変化を得るためには、５０℃と１０
０℃の抵抗値比Ｒ，／Ｒ，は１０以上が望まれる。また
、実用回路素子として用いられるには、５０℃で１０Ｏ
ＫΩ以下の抵抗値が望まれる。そして、ヒステリシスに
おける最大抵抗値比としては、２つの抵抗値の差を５％
以下とするため、１．０５以下が望まれる。
第１表から明らかなように、ＭｏＯ□含量として１０〜
４０ｗｔ％の範囲においてすべて所望の特性が得られた
。
４０ｗｔ％の範囲においてすべて所望の特性が得られた
。
第２図には温度−抵抗特性の例を示す。ＭｏＯ□量が１
ｏｗｔチより少ないとＭ０Ｏ２の効果が少なく、６８℃
付近での大きな抵抗値変化を示すが、そのヒステリシス
が犬きく、２つの抵抗値の比は１．０５を越える（第２
図Ｂ）。また、ＭｏＯ２量が４０ｗｔ％を越えると感温
素子としての抵抗値変化が小さく、５０℃と１００℃の
抵抗値比が１０よシ小さくなる（第２図Ｂ’）。一方、
第２図のＡは前述の通り本発明組成範囲にある好適例の
一つのデータ（随１０の温度−抵抗特性）であって、満
足すべき抵抗値変化をもつとともに、ヒステリシスは殆
どなく、従って高精度化が可能であシ、微小温度変動に
ついての感温素子にも十分適用できる。
ｏｗｔチより少ないとＭ０Ｏ２の効果が少なく、６８℃
付近での大きな抵抗値変化を示すが、そのヒステリシス
が犬きく、２つの抵抗値の比は１．０５を越える（第２
図Ｂ）。また、ＭｏＯ２量が４０ｗｔ％を越えると感温
素子としての抵抗値変化が小さく、５０℃と１００℃の
抵抗値比が１０よシ小さくなる（第２図Ｂ’）。一方、
第２図のＡは前述の通り本発明組成範囲にある好適例の
一つのデータ（随１０の温度−抵抗特性）であって、満
足すべき抵抗値変化をもつとともに、ヒステリシスは殆
どなく、従って高精度化が可能であシ、微小温度変動に
ついての感温素子にも十分適用できる。
上述の如く、本発明の感温抵抗材料は、温度−抵抗特性
における温度ヒステリシスが極めて小さいという効果を
有する。よって本発明の材料は、高精度の温度計測制御
あるいは、微小温度変動による高周波発振などにも有効
に適用することが可能なものである。
における温度ヒステリシスが極めて小さいという効果を
有する。よって本発明の材料は、高精度の温度計測制御
あるいは、微小温度変動による高周波発振などにも有効
に適用することが可能なものである。
なお当然のことではあるが、本発明は上記具体的に説明
した実施例にのみ限定されるものではない。
した実施例にのみ限定されるものではない。
第１図はＶＯ２単結晶の温度−抵抗特性を示す図である
。第２図は本発明の一実施例の温度−抵抗特性を示し、
その人は好適例であって、Ｂ 、 Ｂ’は比較の為に示
した本発明外の例のデータである。 Ａ・・・本発明一実施例の温度−抵抗特性、Ｂ、Ｂ’１
′１ 函 分ムＬｔ°ｃン
。第２図は本発明の一実施例の温度−抵抗特性を示し、
その人は好適例であって、Ｂ 、 Ｂ’は比較の為に示
した本発明外の例のデータである。 Ａ・・・本発明一実施例の温度−抵抗特性、Ｂ、Ｂ’１
′１ 函 分ムＬｔ°ｃン
Claims (1)
- ＶＯ＿２にＭ＿０Ｏ＿２を加えて熱処理するとともに、
その組成をＶＯ＿２が９０〜６０ｗｔ％、Ｍ＿０Ｏ＿２
が１０〜４０ｗｔ％の範囲としたことを特徴とする感温
抵抗材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21838184A JPS6197902A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 感温抵抗材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21838184A JPS6197902A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 感温抵抗材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197902A true JPS6197902A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=16719005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21838184A Pending JPS6197902A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 感温抵抗材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6197902A (ja) |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP21838184A patent/JPS6197902A/ja active Pending
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