JPS6230682B2 - - Google Patents
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- JPS6230682B2 JPS6230682B2 JP55179294A JP17929480A JPS6230682B2 JP S6230682 B2 JPS6230682 B2 JP S6230682B2 JP 55179294 A JP55179294 A JP 55179294A JP 17929480 A JP17929480 A JP 17929480A JP S6230682 B2 JPS6230682 B2 JP S6230682B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
本発明はチタン酸バリウムを主成分とした誘電
性磁器組成物よりなる非線形セラミツクコンデン
サに関するもので、誘導性素子との結合により、
高電圧パルスを発生させることを特徴としたもの
である。 従来からパルス発生器として誘導性素子とペロ
プスカイト形構造を有する非線形コンデンサとか
らなる構造のものが知られている。このペロブス
カイト形誘電体素子はチタン酸バリウムやチタン
酸鉛などの多結晶固溶体が有効であることが知ら
れている。しかし高いパルス電圧が再現性よく得
られない。またパルス電圧のバラツキが大きいな
どの欠点を有しており、かつまた室温より少し温
度が高くなるとパルス電圧が急激に低下するなど
の致命的な欠点があり、実用上問題があつた。 本発明は高いパルス電圧が再現性よく、またパ
ルス電圧のバラツキが少なく、かつ広い温度範囲
で高いパルス電圧を有する非線形セラミツクコン
デンサを提供するものである。すなわち、ペロブ
スカイト形結晶構造を有するチタン酸バリウム固
溶体にジルコニウム含有させることにより、広い
温度範囲で高いパルス電圧を発生する非線形セラ
ミツクコンデンサを再現性よく得られることを見
い出したものである。 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 実施例 1 出発原料としてBaCO3、TiO2、ZrO2を第1表
に示す組成に計量し、水、メノウの玉石と共にポ
リエチレンポツトで約16時間湿式混合し、過、
乾燥して調整原料を得た。これも1120℃にて2時
間仮焼し、さらに水、メノウの玉石と共にポリエ
チレンポツトにて約16時間粉砕し、過、乾燥し
た原料に有機結合剤を約3.0%添加して顆粒状と
し、1ton/cm2の圧力にて直径16.0mmφ、厚み0.65
mmの円板状に形成する。次いで1400℃にて約2時
間焼成して得られた磁器に12.0mmφの銀電極を塗
布し、800℃にて30分間焼付して非線形セラミツ
クコンデンサ用の素子を得、誘電率、tanδ、絶
縁抵抗(IR)、パルス電圧の各電気特性を測定
し、その結果を第1表に示した。
性磁器組成物よりなる非線形セラミツクコンデン
サに関するもので、誘導性素子との結合により、
高電圧パルスを発生させることを特徴としたもの
である。 従来からパルス発生器として誘導性素子とペロ
プスカイト形構造を有する非線形コンデンサとか
らなる構造のものが知られている。このペロブス
カイト形誘電体素子はチタン酸バリウムやチタン
酸鉛などの多結晶固溶体が有効であることが知ら
れている。しかし高いパルス電圧が再現性よく得
られない。またパルス電圧のバラツキが大きいな
どの欠点を有しており、かつまた室温より少し温
度が高くなるとパルス電圧が急激に低下するなど
の致命的な欠点があり、実用上問題があつた。 本発明は高いパルス電圧が再現性よく、またパ
ルス電圧のバラツキが少なく、かつ広い温度範囲
で高いパルス電圧を有する非線形セラミツクコン
デンサを提供するものである。すなわち、ペロブ
スカイト形結晶構造を有するチタン酸バリウム固
溶体にジルコニウム含有させることにより、広い
温度範囲で高いパルス電圧を発生する非線形セラ
ミツクコンデンサを再現性よく得られることを見
い出したものである。 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 実施例 1 出発原料としてBaCO3、TiO2、ZrO2を第1表
に示す組成に計量し、水、メノウの玉石と共にポ
リエチレンポツトで約16時間湿式混合し、過、
乾燥して調整原料を得た。これも1120℃にて2時
間仮焼し、さらに水、メノウの玉石と共にポリエ
チレンポツトにて約16時間粉砕し、過、乾燥し
た原料に有機結合剤を約3.0%添加して顆粒状と
し、1ton/cm2の圧力にて直径16.0mmφ、厚み0.65
mmの円板状に形成する。次いで1400℃にて約2時
間焼成して得られた磁器に12.0mmφの銀電極を塗
布し、800℃にて30分間焼付して非線形セラミツ
クコンデンサ用の素子を得、誘電率、tanδ、絶
縁抵抗(IR)、パルス電圧の各電気特性を測定
し、その結果を第1表に示した。
【表】
第1表において試料番号2〜6が本発明に係る
ものであり、試料番号1、7は参考のために示し
た特性例で本発明の範囲外である。 実施例 2 出発原料としてBaCO3、TiO2、ZrO2、MnO、
Nb2O5を第2表に示すような組成に計量した。 第2表に示したA/BはBaA(Ti1−x Zrx)
BO3とした時の組成比率を示したものである。こ
れら計量した出発原料と水、メノウの玉石と共に
ポリエチレンポツトで約16時間湿式混合し、
過、乾燥して調整原料を得た。 以下は実施例1と同様の方法を用いた。
ものであり、試料番号1、7は参考のために示し
た特性例で本発明の範囲外である。 実施例 2 出発原料としてBaCO3、TiO2、ZrO2、MnO、
Nb2O5を第2表に示すような組成に計量した。 第2表に示したA/BはBaA(Ti1−x Zrx)
BO3とした時の組成比率を示したものである。こ
れら計量した出発原料と水、メノウの玉石と共に
ポリエチレンポツトで約16時間湿式混合し、
過、乾燥して調整原料を得た。 以下は実施例1と同様の方法を用いた。
【表】
【表】
第2表において試料番号2〜6、8〜11、13〜
15、17〜23は本発明品、試料番号1、7、12、16
の参考のために示した本発明の範囲外品である。 なお、第1表および第2表に示した電気特性は
容量(誘電率)、tanδは1KHz、1Vrmsにて測定
し、絶縁抵抗は100VDCを30秒間印加後の値であ
る。 本発明に係る非線形セラミツクコンデンサを第
1図のように非線形セラミツクコンデンサ3と誘
導性素子1を直列結合すると、第2図ロに示すよ
うにパルス波形が観測される。2は負荷抵抗、4
は商用周波数電源で、第2図イは商用周波数電圧
波形である。 すなわち、本発明に係る非線形セラミツクコン
デンサは第3図に示すごとく良好な角形ヒステリ
シスを有し、電圧E0、−E0近傍で自発分極量であ
るD0の電荷が急変して充電電流が流れるが、電
圧がE0を超えてEsになると電荷量は飽和し充電
電流は流れなくなる。 この充電電流のスイツチング作用のため誘導性
素子より逆起電力に相応する第2図ロのごとくパ
ルス電圧が得られる。 すなわち、一応用例で螢光灯点灯装置における
応用例で説明すると、第4図は本発明の非線形セ
ラミツクコンデンサを用いた螢光灯の無機点起動
用パルス発生器の回路の一実施例を示し、1は誘
導性素子、3は本発明に係る非線形セラミツクコ
ンデンサ、4は商用周波数電源、5は螢光灯、5
1,52は螢光灯のフイラメント、6はスイツチ
ング回路で、スイツチング回路6により第5図イ
に示すように非線形セラミツクコンデンサに印加
される電圧を調整すると、第5図ロに示すように
極めて高いパルス電圧を誘起し得るものである。 交流波形において、第5図イのEsのa点にて
スイツチング回路6はOFFとなり−Esの電圧に
なる前のb点にてスイツチング回路6はONにな
るようにすると、第4図の誘導性素子1と非線形
セラミツクコンデンサ3による誘起電圧(Ldi/dt
) は第5図ロに示すように極めて高いパルス電圧を
発生させ得る。 第5図イにおいてC点にてスイツチング回路を
ONした場合は負方向にパルスを発生するためb
点にてONする必要がある。 第5図ロの波形が第4図の螢光灯の回路に印加
された場合、破線部分(b−a間)は誘導性素子
1と螢光灯5のフイラメント51,52のインピ
ーダンスとなり、螢光灯5のフイラメント51,
52が加熱され、第5図ロのa点のパルスにて放
電が誘起され点灯する。 実施例1および2に示した本発明に係る磁器組
成を有する非線形セラミツクコンデンサのパルス
電圧は、第4図の回路により測定したものであ
る。 第1表の結果よりBa(Ti1−x Zrx)O3にお
いて、xを0.01〜0.14とすることにより、高いパ
ルス電圧が得られることを見い出した。 特に本発明の特徴は広い温度範囲で高いパルス
電圧を得ることが大きな特徴であり、例えばジル
コニウムを8モル%含有するものと、ジルコニウ
ムを含有していないものを比較すると、第6図に
示すごとく従来品のジルコニウムを含有していな
いもの○イは約30℃でパルス電圧が急激に低下する
が、本発明品のジルコニウムを8モル%含有する
もの○ロは約65℃まで高いパルス電圧が得られる。 このパルス電圧の温度依存性はチタン酸バリウ
ム固溶体の結晶構造に依存するものと思われ、斜
方晶の結晶構造において高いパルス電圧が得られ
るものと思われるが、斜方晶の結晶構造であれば
高いパルス電圧が得られるということではなく、
未だその理由については明らかではない。 なお、ジルコニウムが14モル%を越えると逆に
パルス電圧が低下するので好ましくない。 実施例においても添加物としててMnOを用い
たが、Mnの他化合物にても同様の結果が期待で
きる。MnOおよびNb2O5の添加量は0.5重量%を
超えると絶縁抵抗が低下するばかりかパルス電圧
が低い。パルス電圧は螢光灯の最良条件下で約
400Vあれば点灯可能であり、特許請求の範囲の
限定条件とした。 MnO、Nb2O5は0.01重量%の微量添加にても効
果が明らかである。 またチタン酸バリウム固溶体(ABO3)におい
て、A/B比が1.0近傍が最もパルス電圧が高く
望ましいが、Bリツチの場合、焼成温度を低下で
きるのは通常のセラミツクコンデンサの場合と同
様であり、逆にAリツチの場合、磁器体の結晶粒
径は少し小さくなり、磁器体の強度を増大させる
ことができる。 本発明は上述のようにA/B比は1.0に限定す
るものではない。 本発明の特徴はパルス電圧の大きさのみではな
く、パルス電圧の温度依存性が優れている点にあ
る。 すなわち、従来の非線形セラミツクコンデンサ
は高温度領域においては高いパルス電圧が得られ
ず、上限温度は30℃までであり、使用温度範囲が
狭く実用に耐えないものであつた。 本発明はこの上限温度を60〜80℃まで拡大した
ものであり、著しく使用用途を拡大できるもので
ある。本発明の組成物が何故上限温度範囲が高く
なるかは未だ理論的には明らかにされていない。 本発明はBa(Ti1−x Zrx)O3の多結晶固溶
体について説明したが、ペロブスカイト形結晶構
造を有する本組成においてはBaの一部にPb、
Sr、Ca、Mgなど、またZrの一部にSnなどの固溶
体成分を置換しても同様な効果が期待できること
は明白である。 本発明に係る磁器組成を有する非線形セラミツ
クコンデンサの用途は、螢光灯の点灯にとどまら
ず、高圧パルスを必要とする例えば都市ガス、プ
ロパンガスの点灯装置、水銀灯、ナトリウムラン
ブなどの放電灯の点灯起動回路およびその他パル
ス発生器などの広い用途が考えられ、電子工業に
大きく寄与し得るものである。
15、17〜23は本発明品、試料番号1、7、12、16
の参考のために示した本発明の範囲外品である。 なお、第1表および第2表に示した電気特性は
容量(誘電率)、tanδは1KHz、1Vrmsにて測定
し、絶縁抵抗は100VDCを30秒間印加後の値であ
る。 本発明に係る非線形セラミツクコンデンサを第
1図のように非線形セラミツクコンデンサ3と誘
導性素子1を直列結合すると、第2図ロに示すよ
うにパルス波形が観測される。2は負荷抵抗、4
は商用周波数電源で、第2図イは商用周波数電圧
波形である。 すなわち、本発明に係る非線形セラミツクコン
デンサは第3図に示すごとく良好な角形ヒステリ
シスを有し、電圧E0、−E0近傍で自発分極量であ
るD0の電荷が急変して充電電流が流れるが、電
圧がE0を超えてEsになると電荷量は飽和し充電
電流は流れなくなる。 この充電電流のスイツチング作用のため誘導性
素子より逆起電力に相応する第2図ロのごとくパ
ルス電圧が得られる。 すなわち、一応用例で螢光灯点灯装置における
応用例で説明すると、第4図は本発明の非線形セ
ラミツクコンデンサを用いた螢光灯の無機点起動
用パルス発生器の回路の一実施例を示し、1は誘
導性素子、3は本発明に係る非線形セラミツクコ
ンデンサ、4は商用周波数電源、5は螢光灯、5
1,52は螢光灯のフイラメント、6はスイツチ
ング回路で、スイツチング回路6により第5図イ
に示すように非線形セラミツクコンデンサに印加
される電圧を調整すると、第5図ロに示すように
極めて高いパルス電圧を誘起し得るものである。 交流波形において、第5図イのEsのa点にて
スイツチング回路6はOFFとなり−Esの電圧に
なる前のb点にてスイツチング回路6はONにな
るようにすると、第4図の誘導性素子1と非線形
セラミツクコンデンサ3による誘起電圧(Ldi/dt
) は第5図ロに示すように極めて高いパルス電圧を
発生させ得る。 第5図イにおいてC点にてスイツチング回路を
ONした場合は負方向にパルスを発生するためb
点にてONする必要がある。 第5図ロの波形が第4図の螢光灯の回路に印加
された場合、破線部分(b−a間)は誘導性素子
1と螢光灯5のフイラメント51,52のインピ
ーダンスとなり、螢光灯5のフイラメント51,
52が加熱され、第5図ロのa点のパルスにて放
電が誘起され点灯する。 実施例1および2に示した本発明に係る磁器組
成を有する非線形セラミツクコンデンサのパルス
電圧は、第4図の回路により測定したものであ
る。 第1表の結果よりBa(Ti1−x Zrx)O3にお
いて、xを0.01〜0.14とすることにより、高いパ
ルス電圧が得られることを見い出した。 特に本発明の特徴は広い温度範囲で高いパルス
電圧を得ることが大きな特徴であり、例えばジル
コニウムを8モル%含有するものと、ジルコニウ
ムを含有していないものを比較すると、第6図に
示すごとく従来品のジルコニウムを含有していな
いもの○イは約30℃でパルス電圧が急激に低下する
が、本発明品のジルコニウムを8モル%含有する
もの○ロは約65℃まで高いパルス電圧が得られる。 このパルス電圧の温度依存性はチタン酸バリウ
ム固溶体の結晶構造に依存するものと思われ、斜
方晶の結晶構造において高いパルス電圧が得られ
るものと思われるが、斜方晶の結晶構造であれば
高いパルス電圧が得られるということではなく、
未だその理由については明らかではない。 なお、ジルコニウムが14モル%を越えると逆に
パルス電圧が低下するので好ましくない。 実施例においても添加物としててMnOを用い
たが、Mnの他化合物にても同様の結果が期待で
きる。MnOおよびNb2O5の添加量は0.5重量%を
超えると絶縁抵抗が低下するばかりかパルス電圧
が低い。パルス電圧は螢光灯の最良条件下で約
400Vあれば点灯可能であり、特許請求の範囲の
限定条件とした。 MnO、Nb2O5は0.01重量%の微量添加にても効
果が明らかである。 またチタン酸バリウム固溶体(ABO3)におい
て、A/B比が1.0近傍が最もパルス電圧が高く
望ましいが、Bリツチの場合、焼成温度を低下で
きるのは通常のセラミツクコンデンサの場合と同
様であり、逆にAリツチの場合、磁器体の結晶粒
径は少し小さくなり、磁器体の強度を増大させる
ことができる。 本発明は上述のようにA/B比は1.0に限定す
るものではない。 本発明の特徴はパルス電圧の大きさのみではな
く、パルス電圧の温度依存性が優れている点にあ
る。 すなわち、従来の非線形セラミツクコンデンサ
は高温度領域においては高いパルス電圧が得られ
ず、上限温度は30℃までであり、使用温度範囲が
狭く実用に耐えないものであつた。 本発明はこの上限温度を60〜80℃まで拡大した
ものであり、著しく使用用途を拡大できるもので
ある。本発明の組成物が何故上限温度範囲が高く
なるかは未だ理論的には明らかにされていない。 本発明はBa(Ti1−x Zrx)O3の多結晶固溶
体について説明したが、ペロブスカイト形結晶構
造を有する本組成においてはBaの一部にPb、
Sr、Ca、Mgなど、またZrの一部にSnなどの固溶
体成分を置換しても同様な効果が期待できること
は明白である。 本発明に係る磁器組成を有する非線形セラミツ
クコンデンサの用途は、螢光灯の点灯にとどまら
ず、高圧パルスを必要とする例えば都市ガス、プ
ロパンガスの点灯装置、水銀灯、ナトリウムラン
ブなどの放電灯の点灯起動回路およびその他パル
ス発生器などの広い用途が考えられ、電子工業に
大きく寄与し得るものである。
第1図は本発明の非線形セラミツクコンデンサ
のパルス波形測定回路、第2図は第1図における
波形図を示し、イは商用周波数電圧波形図、ロは
本発明の非線形セラミツクコンデンサの両端にか
かる電圧波形図、第3図は本発明の非線形セラミ
ツクコンデンサのヒステリシス特性図、第4図は
本発明の非線形セラミツクコンデンサを用いた螢
光灯の無接点起動用パルス発生器の一実施例の回
路図、第5図は第4図の回路により印加されるパ
ルス電圧波形図では、イは本発明の非線形セラミ
ツクコンデンサに印加される電圧波形、ロは誘導
性素子により誘起された電圧波形、第6図は本発
明の非線形セラミツクコンデンサのパルス電圧の
温度特性図、第7図は誘電率の温度特性図であ
る。
のパルス波形測定回路、第2図は第1図における
波形図を示し、イは商用周波数電圧波形図、ロは
本発明の非線形セラミツクコンデンサの両端にか
かる電圧波形図、第3図は本発明の非線形セラミ
ツクコンデンサのヒステリシス特性図、第4図は
本発明の非線形セラミツクコンデンサを用いた螢
光灯の無接点起動用パルス発生器の一実施例の回
路図、第5図は第4図の回路により印加されるパ
ルス電圧波形図では、イは本発明の非線形セラミ
ツクコンデンサに印加される電圧波形、ロは誘導
性素子により誘起された電圧波形、第6図は本発
明の非線形セラミツクコンデンサのパルス電圧の
温度特性図、第7図は誘電率の温度特性図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 多結晶体よりなりその組成がBa(Ti1−x
Zrx)O3において、0.01≦x≦0.14なることを特
徴とする非線形セラミツクコンデンサ。 2 多結晶体にMn、Nbの化合物のうち少なくと
も1種類を酸化物(MnO、Nb2O3)に換算して0.5
重量%以下添加含有してなる特許請求の範囲第1
項記載の非線形セラミツクコンデンサ。 3 パルス発生器用の起動用素子とすることを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
の非線形セラミツクコンデンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55179294A JPS57128018A (en) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | Nonlinear ceramic condenser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55179294A JPS57128018A (en) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | Nonlinear ceramic condenser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57128018A JPS57128018A (en) | 1982-08-09 |
JPS6230682B2 true JPS6230682B2 (ja) | 1987-07-03 |
Family
ID=16063303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55179294A Granted JPS57128018A (en) | 1980-12-17 | 1980-12-17 | Nonlinear ceramic condenser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57128018A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03129484U (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-26 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013110978A1 (de) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | Epcos Ag | Keramischer Vielschichtkondensator |
US10883740B2 (en) * | 2016-01-21 | 2021-01-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Indoor unit for an air-conditioning apparatus |
JP6665710B2 (ja) * | 2016-06-28 | 2020-03-13 | Tdk株式会社 | 誘電体組成物及び電子部品 |
-
1980
- 1980-12-17 JP JP55179294A patent/JPS57128018A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03129484U (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-26 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57128018A (en) | 1982-08-09 |
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