JPS62190805A - 電圧非直線性素子 - Google Patents
電圧非直線性素子Info
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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】
産業上の利用分野
本発明は印加電圧によって抵抗値が変化する電圧非直線
性素子に関するもので、電圧安定化、異常電圧制御、さ
らにはマ) IJフックス動の液晶、KLなどの表示デ
バイスのスイッチング素子などに利用されるものである
。
性素子に関するもので、電圧安定化、異常電圧制御、さ
らにはマ) IJフックス動の液晶、KLなどの表示デ
バイスのスイッチング素子などに利用されるものである
。
従来の技術
従来の電圧非直線性素子は、酸化亜鉛(ZnO)に酸化
ビスマス(Bi203)、酸化コバルト(CO20s
)、酸化マンガン(Mn02)、酸化アンチモy(Sb
205)などの酸化物を添加して、1000〜1350
’Cで焼結したZnOバリスタなど、種々のものがある
。
ビスマス(Bi203)、酸化コバルト(CO20s
)、酸化マンガン(Mn02)、酸化アンチモy(Sb
205)などの酸化物を添加して、1000〜1350
’Cで焼結したZnOバリスタなど、種々のものがある
。
その中で、ZnOバリスタは電圧非直線指数α、サージ
耐量が大きいことから、最も一般的に使われている。(
特公昭46−19472号公報参照)発明が解決しよう
とする問題点 このような従来の電圧非直線性素子は、ZnOバリスタ
を初めとして、素子厚みを薄く(数十μm以下)するこ
とに限界があるため、バリスタ電圧(バリスタに電流1
m人を流した時の電圧v1mムで表される)を低くする
ことに限界があり、低電圧用1Gの保護素子や低い電圧
における電圧安定化素子として使えないものであった。
耐量が大きいことから、最も一般的に使われている。(
特公昭46−19472号公報参照)発明が解決しよう
とする問題点 このような従来の電圧非直線性素子は、ZnOバリスタ
を初めとして、素子厚みを薄く(数十μm以下)するこ
とに限界があるため、バリスタ電圧(バリスタに電流1
m人を流した時の電圧v1mムで表される)を低くする
ことに限界があり、低電圧用1Gの保護素子や低い電圧
における電圧安定化素子として使えないものであった。
また、上述したように1000’C以上の高温プロセス
を必要とするため、ガラス基板上あるいは回路基板上に
電圧非直線性素子を直接形成できないという問題があっ
た。さらに、従来のものは並列静電容量が大きく、例え
ば液晶などのスイッチング素子としては不適当なもので
あるなどの問題点を有していた。
を必要とするため、ガラス基板上あるいは回路基板上に
電圧非直線性素子を直接形成できないという問題があっ
た。さらに、従来のものは並列静電容量が大きく、例え
ば液晶などのスイッチング素子としては不適当なもので
あるなどの問題点を有していた。
問題点を解決するだめの手段
この問題点を解決するために本発明は、Sb2O5を主
成分とする薄い絶縁被膜を有した微粉末状の半導体物質
が複数個集まった状態を一つの粉末とし、その粉末間も
しくは一部に上記微粉末を含む粉末間を絶縁性の結合剤
で固め、電極を備えてなるものである。
成分とする薄い絶縁被膜を有した微粉末状の半導体物質
が複数個集まった状態を一つの粉末とし、その粉末間も
しくは一部に上記微粉末を含む粉末間を絶縁性の結合剤
で固め、電極を備えてなるものである。
作用
この構成によれば、低電流域においても電圧非直線指数
αの大きなものが得られ、かつ電極間距離を狭く(数十
μm以下)して素子を形成することができ、低電圧化に
適した素子がきわめて容易に得られることとなる。また
、結合剤で固めて素子形成を行う際に高温プロセスを必
要とすることなく作ることができるため、回路基板上に
素子を直接形成することができ、ZnOバリスタなどで
は考えられない幅広い用途が期待できるものである。
αの大きなものが得られ、かつ電極間距離を狭く(数十
μm以下)して素子を形成することができ、低電圧化に
適した素子がきわめて容易に得られることとなる。また
、結合剤で固めて素子形成を行う際に高温プロセスを必
要とすることなく作ることができるため、回路基板上に
素子を直接形成することができ、ZnOバリスタなどで
は考えられない幅広い用途が期待できるものである。
さらに、粉末状の半導体物質を絶縁性の結合剤でもって
固めたものであるため、それぞれの半導体物質の粉末間
は点接触となり、接触面積が小さいことから並列静電容
量の小さなものが得られ、液晶などのデバイスのスイッ
チング素子として最適な素子が提供できることとなる。
固めたものであるため、それぞれの半導体物質の粉末間
は点接触となり、接触面積が小さいことから並列静電容
量の小さなものが得られ、液晶などのデバイスのスイッ
チング素子として最適な素子が提供できることとなる。
実施例
以下、本発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。
まず、粒子径が0.05〜1μmの微粒子状の酸化亜鉛
を700〜13oO℃で焼成した後、その焼結されたZ
nOを0.5〜50μmの粒子径(平均粒子径1〜10
μm)に粉砕し、そのZnO微粉末に酸化アンチモンを
O,OS〜10m01%添加し、600〜1350’C
で10〜60分間、熱処理し、そのZnO微粉末表面に
酸化アンチモノの絶縁被膜を形成した。ここで、微粉末
状のZnOの表面にはSb2O5絶縁被膜がほぼ数十〜
数百人の厚さで薄く形成されていることが認められた。
を700〜13oO℃で焼成した後、その焼結されたZ
nOを0.5〜50μmの粒子径(平均粒子径1〜10
μm)に粉砕し、そのZnO微粉末に酸化アンチモンを
O,OS〜10m01%添加し、600〜1350’C
で10〜60分間、熱処理し、そのZnO微粉末表面に
酸化アンチモノの絶縁被膜を形成した。ここで、微粉末
状のZnOの表面にはSb2O5絶縁被膜がほぼ数十〜
数百人の厚さで薄く形成されていることが認められた。
次いで、このようにして作成したSb2O3絶縁被膜が
表面についたZnO微粉末はそれぞれが弱い力で互いに
接着しているので、これを乳鉢あるいはポットミルでほ
ぐし、上記ZnO微粉末がそれぞれ複数個集まった微粉
末群の状態とした(以下、この状態のものを粉末状とい
う)。この時、一部に上記ZnO微粉末が単独で存在し
ても差支えないものであり、このよりなZnO微粉末を
一部に含んでの状態のものも粉末状という。次に、上記
のようにして得られたsb20.絶縁被膜が表面に形成
された粉末状のZnOに、粉末間の結合を図る絶縁性の
結合剤(バインダー)としてボリイばド樹脂を添加し、
混合した。
表面についたZnO微粉末はそれぞれが弱い力で互いに
接着しているので、これを乳鉢あるいはポットミルでほ
ぐし、上記ZnO微粉末がそれぞれ複数個集まった微粉
末群の状態とした(以下、この状態のものを粉末状とい
う)。この時、一部に上記ZnO微粉末が単独で存在し
ても差支えないものであり、このよりなZnO微粉末を
一部に含んでの状態のものも粉末状という。次に、上記
のようにして得られたsb20.絶縁被膜が表面に形成
された粉末状のZnOに、粉末間の結合を図る絶縁性の
結合剤(バインダー)としてボリイばド樹脂を添加し、
混合した。
ここで、結合剤としてはポリイミド樹脂の固形分が溶剤
(例えばn−メチル−2−ピロリドン)に対して5 w
t%となるように薄めたものとし、それをZnO粉末と
例えば等重量で混合し、ペイント状とした。次いで、上
記のようにして得られたペイントを第2図に示すように
ITO(インジウム・スズ酸化物)電極1の設けられた
ガラス基板3上に例えばスクリーン印刷で塗布し、その
上に同じ(ITO電極2の設けられたガラス基板4を載
置し、280〜400’Cで30分間、大気中で硬化さ
せ、電極1,2間に電圧非直線性素子6を設けた。第1
図は、電圧非直線性素子5の拡大断面図であり、6はZ
nO粉末、7はZnO粉末6の表面に施されたSb2O
3絶縁被膜、8はそれらZnO粉末6間を機械的に結合
している絶縁性の結合剤であり、この結合剤8でもって
ZnO粉末60間は互いに固められている。第3図はI
TO電極11L、1bが設けられたガラス基板3a上に
電圧非直線性素子5を構成した場合を示している。
(例えばn−メチル−2−ピロリドン)に対して5 w
t%となるように薄めたものとし、それをZnO粉末と
例えば等重量で混合し、ペイント状とした。次いで、上
記のようにして得られたペイントを第2図に示すように
ITO(インジウム・スズ酸化物)電極1の設けられた
ガラス基板3上に例えばスクリーン印刷で塗布し、その
上に同じ(ITO電極2の設けられたガラス基板4を載
置し、280〜400’Cで30分間、大気中で硬化さ
せ、電極1,2間に電圧非直線性素子6を設けた。第1
図は、電圧非直線性素子5の拡大断面図であり、6はZ
nO粉末、7はZnO粉末6の表面に施されたSb2O
3絶縁被膜、8はそれらZnO粉末6間を機械的に結合
している絶縁性の結合剤であり、この結合剤8でもって
ZnO粉末60間は互いに固められている。第3図はI
TO電極11L、1bが設けられたガラス基板3a上に
電圧非直線性素子5を構成した場合を示している。
次に、上記のようにして作成された電圧非直線性素子の
電圧−電流特性について説明する。まず、第4図は第2
図の構成における電圧−電流特性を従来のZnOバリス
タのそれと比較して示している。
電圧−電流特性について説明する。まず、第4図は第2
図の構成における電圧−電流特性を従来のZnOバリス
タのそれと比較して示している。
本発明の素子は、まず酸化亜鉛を700’Cで焼成し、
これにsb2 o3を0.5mo1%添加したものを9
00℃、60分間熱処理した後、この平均粒子径5〜1
0μmのZnO粉末と結合剤とを等重量で混合したもの
において、素子面積を1 mm” 、電極間距離を30
μmとした場合における特性を示している。さて、電圧
非直線性素子の電圧−電流特性は、よく知られているよ
うに近似的に次式で示されている。
これにsb2 o3を0.5mo1%添加したものを9
00℃、60分間熱処理した後、この平均粒子径5〜1
0μmのZnO粉末と結合剤とを等重量で混合したもの
において、素子面積を1 mm” 、電極間距離を30
μmとした場合における特性を示している。さて、電圧
非直線性素子の電圧−電流特性は、よく知られているよ
うに近似的に次式で示されている。
I=KVα
ここで、工は素子に流れる電流、Vは素子の電極間の電
圧、Kは固有抵抗の抵抗値に相当する定数、αは上述し
た電圧非直線特性の指数を示しており、この電圧非直線
指数αは大きい程、電圧非直線性が優れていることにな
る。
圧、Kは固有抵抗の抵抗値に相当する定数、αは上述し
た電圧非直線特性の指数を示しており、この電圧非直線
指数αは大きい程、電圧非直線性が優れていることにな
る。
第4図の特性に示されるように、特性Bで示される従来
のZnOバリスタは低電流域において電圧非直線指数α
が小さく、10 Å以下の電流では良好な電圧非直線性
素子としての機能を発揮し得ない。一方、特性ムで示さ
れる本発明の素子では低電流域においても電圧非直線指
数αが大きく、10 ム程度の電流域でも十分に電圧非
直線性素子としての機能を発揮することができることを
示している。また、通常、ZnOバリスタにおいてはバ
リスタ特性を表わすのに、例えば素子に1m人の電流を
流した時の電極間に現れる電圧をバリスタ電圧v1mム
と呼び、このバリスタ電圧Vjlllムと上記電圧非直
線指数αとを使用している。本発明の素子では、上述し
たように、低電流域においても電圧非直線指数αが大き
く、バリスタ電圧を第4図に示すように例えばV、ムで
表わすことができる。
のZnOバリスタは低電流域において電圧非直線指数α
が小さく、10 Å以下の電流では良好な電圧非直線性
素子としての機能を発揮し得ない。一方、特性ムで示さ
れる本発明の素子では低電流域においても電圧非直線指
数αが大きく、10 ム程度の電流域でも十分に電圧非
直線性素子としての機能を発揮することができることを
示している。また、通常、ZnOバリスタにおいてはバ
リスタ特性を表わすのに、例えば素子に1m人の電流を
流した時の電極間に現れる電圧をバリスタ電圧v1mム
と呼び、このバリスタ電圧Vjlllムと上記電圧非直
線指数αとを使用している。本発明の素子では、上述し
たように、低電流域においても電圧非直線指数αが大き
く、バリスタ電圧を第4図に示すように例えばV、ムで
表わすことができる。
このように本発明において、バリスタ電圧を低いものと
することができるのは、電極間距離を狭くして素子を形
成することができるためである。
することができるのは、電極間距離を狭くして素子を形
成することができるためである。
また、本発明素子において低電流域でも電圧非直線指数
αが大きい理由は、現在のところ理由は明確とはなって
いないが、粉末状の半導体物質(ZnO)を絶縁性の結
合剤でもって固めたものであるため、それぞれの半導体
物質の間は点接触となり、接触面積が小さいこと、また
結合剤が絶縁性のため、漏れ電流が小さくなっているこ
とによるものと考えられる。
αが大きい理由は、現在のところ理由は明確とはなって
いないが、粉末状の半導体物質(ZnO)を絶縁性の結
合剤でもって固めたものであるため、それぞれの半導体
物質の間は点接触となり、接触面積が小さいこと、また
結合剤が絶縁性のため、漏れ電流が小さくなっているこ
とによるものと考えられる。
ここで、第4図の特性は上述したように電極間距離を3
0μmとした素子についてのものであるが、これはZn
O粉末の平均粒径が6〜10μmという比較的大きな粒
子径のためにこれ以上狭くすることができないからであ
る。すなわち、ZnO粉末の平均粒子径が0.3〜3μ
mのものを使えば、電極間距離が10μm程度、もしく
はそれ以下の素子を作成することができるのであり、そ
の場合においても第4図に示すような良好な特性が得ら
れることを本発明者らは実験により確認した。
0μmとした素子についてのものであるが、これはZn
O粉末の平均粒径が6〜10μmという比較的大きな粒
子径のためにこれ以上狭くすることができないからであ
る。すなわち、ZnO粉末の平均粒子径が0.3〜3μ
mのものを使えば、電極間距離が10μm程度、もしく
はそれ以下の素子を作成することができるのであり、そ
の場合においても第4図に示すような良好な特性が得ら
れることを本発明者らは実験により確認した。
第5図は本発明において、酸化アンチモンの添加量を変
えた場合のバリスタ電圧v積ム、電圧非直線指数αおよ
び並列静電容量Cの変化する様子を示している。ここで
、酸化亜鉛の焼成温度など、その他の条件は第4図の場
合の条件と同一とした。
えた場合のバリスタ電圧v積ム、電圧非直線指数αおよ
び並列静電容量Cの変化する様子を示している。ここで
、酸化亜鉛の焼成温度など、その他の条件は第4図の場
合の条件と同一とした。
第6図に示されるように、本発明素子においては並列静
電容量が従来のZnOバリスタが1ooo〜20000
PFであるのに対して非常に小さいものとなっている。
電容量が従来のZnOバリスタが1ooo〜20000
PFであるのに対して非常に小さいものとなっている。
この並列静電容量が本発明素子において小さい理由は、
上述したように半導体物質間の接触面積が小さいことに
よるものである。
上述したように半導体物質間の接触面積が小さいことに
よるものである。
なお、上記の実施例においては、半導体物質としては、
ZnOを例にとり説明したが、それ以外の半導体物質で
あっても差支えないことはもちろんである。また、同様
に絶縁被膜を構成する材料としては、Sb2O3単独に
限られることはなり、Sb2O5を主成分として、ムl
、 Ti 、 Sr 、 Mg 、 Ni 、 Or
、 Siなどの金属酸化物またはこれら金属の有機金
属化合物を単独まだは組合せて使用することができるも
のである。
ZnOを例にとり説明したが、それ以外の半導体物質で
あっても差支えないことはもちろんである。また、同様
に絶縁被膜を構成する材料としては、Sb2O3単独に
限られることはなり、Sb2O5を主成分として、ムl
、 Ti 、 Sr 、 Mg 、 Ni 、 Or
、 Siなどの金属酸化物またはこれら金属の有機金
属化合物を単独まだは組合せて使用することができるも
のである。
さらに、粉末状の半導体物質を固める絶縁性の結合剤と
しては、ポリイミド樹脂の他にも種々考えられることは
もちろんであり、熱硬化性樹脂、たとえばフェノール樹
脂、7ラン樹脂、エリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹
脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂などでも良いもので
ある。
しては、ポリイミド樹脂の他にも種々考えられることは
もちろんであり、熱硬化性樹脂、たとえばフェノール樹
脂、7ラン樹脂、エリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹
脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂などでも良いもので
ある。
発明の効果
以上の説明より明らかなように本発明の電圧非直線性素
子は、低電流域における電圧非直線指数αが大きく、ま
た並列静電容量の小さな素子が得られることから、消費
電流の小さい液晶、KLなどのデバイスのスイッチング
素子として最適な素子を提供できるものである。また、
電極間距離を狭くして素子を形成することができるため
、バリスタ電圧の低いものが得られ、上記電圧非直線指
数αが大きいことと相まって従来のZnOバリスタでは
対応することのできなかった低電圧用ICの保護素子や
低い電圧における電圧安定化素子として使用することが
できる。さらに、結合剤で固めて素子形成を行う際に高
温プロセスを必要とすることなく簡単にして作ることが
できるため、回路基板上やガラス基板上に素子を直接形
成することができるものである。このように種々の特徴
を有する本発明の電圧非直線性素子は、今までのZnO
バリスタなどでは考えられない幅広い用途が期待できる
ものであり、その産業性は大なるものである。
子は、低電流域における電圧非直線指数αが大きく、ま
た並列静電容量の小さな素子が得られることから、消費
電流の小さい液晶、KLなどのデバイスのスイッチング
素子として最適な素子を提供できるものである。また、
電極間距離を狭くして素子を形成することができるため
、バリスタ電圧の低いものが得られ、上記電圧非直線指
数αが大きいことと相まって従来のZnOバリスタでは
対応することのできなかった低電圧用ICの保護素子や
低い電圧における電圧安定化素子として使用することが
できる。さらに、結合剤で固めて素子形成を行う際に高
温プロセスを必要とすることなく簡単にして作ることが
できるため、回路基板上やガラス基板上に素子を直接形
成することができるものである。このように種々の特徴
を有する本発明の電圧非直線性素子は、今までのZnO
バリスタなどでは考えられない幅広い用途が期待できる
ものであり、その産業性は大なるものである。
第1図は本発明に係わる電圧非直線性素子の一実施例を
示す拡大断面図、第2図および第3図はそれぞれ本発明
の素子をガラス基板上に設けた実施例を示す断面図、第
4図は本発明素子と従来のZnOバリスタの電圧−電流
特性を示す図、第5図は本発明素子においてSb2O3
の添加量を変えた場合の電圧非直線指数α、バリスタ電
圧v11ムおよび並列静電容量Cの変化する様子を示す
図である。 1 .111.1b 、2・=4TO電極、3,314
・・・・・・ガラス基板、5・・・・・・電圧非直線性
素子、6・・・・・・ZnO粉末、7・・・・・・5b
2o3絶縁被膜、8・・・・・・結合剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名II
図 第4区 一力 電圧(V)
示す拡大断面図、第2図および第3図はそれぞれ本発明
の素子をガラス基板上に設けた実施例を示す断面図、第
4図は本発明素子と従来のZnOバリスタの電圧−電流
特性を示す図、第5図は本発明素子においてSb2O3
の添加量を変えた場合の電圧非直線指数α、バリスタ電
圧v11ムおよび並列静電容量Cの変化する様子を示す
図である。 1 .111.1b 、2・=4TO電極、3,314
・・・・・・ガラス基板、5・・・・・・電圧非直線性
素子、6・・・・・・ZnO粉末、7・・・・・・5b
2o3絶縁被膜、8・・・・・・結合剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名II
図 第4区 一力 電圧(V)
Claims (1)
- Sb_2O_3を主成分とする薄い絶縁被膜を有した
微粉末状の半導体物質が複数個集まった状態を一つの粉
末とし、その粉末間もしくは一部に上記微粉末を含む粉
末間を絶縁性の結合剤で固め、電極を備えてなることを
特徴とする電圧非直線性素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61034636A JPS62190805A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 電圧非直線性素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61034636A JPS62190805A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 電圧非直線性素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62190805A true JPS62190805A (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=12419893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61034636A Pending JPS62190805A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 電圧非直線性素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62190805A (ja) |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61034636A patent/JPS62190805A/ja active Pending
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