JPS623962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は酸化亜鉛を主成分とする焼結体におい
て出発原料として酸化亜鉛成分のうちの一部を金
属亜鉛で置換し添加物として少なくともバナジウ
ムを含有する電圧非直線抵抗素子の製造方法に関
する。 近年、IC、トランジスタ、サイリスタなどの
半導体素子および半導体回路とその応用の急速な
発展にともない、計測、制御通信機器および電力
機器における半導体素子および半導体回路の使用
が普及しこれら機器の小型化、高性能化が急速に
進展するとともにマイクロモータの使用が急速に
増大している。しかし他方ではこのような進歩に
ともないこれらの機器やその部品の耐電圧、耐サ
ージおよび耐ノイズ性能はマイクロモータの整流
子が発生する火花電圧に対して十分とはいえな
い。このためこれらの機器や部品を異常なサージ
やノイズから保護すること、あるいは回路電圧を
安定化することがきわめて重要な課題になつてき
ている。これらの課題のために低いバリスタ電圧
で高い非直線性を有し、かつ応答性の速い電圧非
直線抵抗素子の開発が要求されている。従来これ
らの目的のためにSiCバリスタやSiバリスタなど
の電圧非直線抵抗素子などがある。バリスタの電
流電圧特性は一般につぎの関係 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 で表示される。ここでＶはバリスタに印加されて
いる電圧であり、Ｉはバリスタを流れる電流であ
る。またＣは与えられた電流を流したときの電圧
に対応する定数である。非直線係数α＝１はオー
ムの法則にしたがう普通の抵抗体でありαが大き
いほど非直線性が優れているといえる。ここでは
バリスタ特性をＣとαで表わすかわりに１ｍＡに
おける立上り電圧V₁ｍＡとαで表わすこととす
る。また火花電圧のような立上り電圧が速く波長
の短いスパイク電圧に対する応答速度はバリスタ
自体の静電容量により決まり静電容量の大きい方
が応答速度は速くなる。従来用いられているSiC
バリスタはたとえばV₁ｍＡ＝10〜20V程度の低電
圧領域でα＝３〜４程度で満足できるものではな
く、またSiCバリスタは非酸化性雰囲気中で焼成
する必要がある。他方SiバリスタはSiのＰ−Ｎ接
合の順方向の立上り電圧（１ｍＡに対して約
0.6V）を利用したものであり、必要とするバリ
スタ電圧を得るためには複数枚のシリコンチツプ
を積み重ねる必要がありコスト高となる欠点があ
る。また最近開発された低電圧用酸化亜鉛−酸化
ビスマス系バリスタは非直線係数αが約20と高い
が応答速度が遅いため火花電圧を制御できない。 本発明の目的は従来の電圧非直線抵抗素子にお
ける上記の欠点を解決せんとするもので酸化亜鉛
を主成分とする焼結体において出発原料として酸
化亜鉛成分のうちの一部を金属亜鉛で置換し添加
物として少なくともバナジウムを含有することに
より非直線係数が高く、かつ非常に大きな静電容
量を有するため高速応答性を有し、しかも非直線
性が焼結体自体に起因しているため対称形の電圧
−電流特性を示し焼結体の厚みを変えることによ
り任意のバリスタ電圧値を得ることが可能であり
空気中で焼成可能なため製造がきわめて簡易な電
圧非直線抵抗素子の製造方法を提供せんとするも
のである。以下本発明の詳細を一実施例にもとづ
き説明する。 実施例 酸化亜鉛に金属亜鉛を0.01〜20モル％、酸化バ
ナジウムを0.001〜１モル％の範囲で添加し、こ
れを十分に混合して15mmφ×１mmｔの寸法の円板
型に成型し1000℃以上の空気中高温で焼成した。
焼成した試料の両面に電極をつけ特性を測定した
ところ第１表に示すような結果が得られた。

【表】 すなわち第１表は焼結体の厚みを固定して電極
の種類を変えた場合の特性を調べたものである
が、この第１表から明らかなように電極の種類と
無関係に素子の厚みによつて特性が変わる焼結体
自体が非直線性をもつ素子であることがわかる。
つぎに第１図に酸化バナジウム＝0.05モル％と一
定にして金属亜鉛の添加量を変えたときのV₁ｍ
Ａに対応するα値の変化を示す。また第２図に金
属亜鉛＝１モル％と一定にして酸化バナジウムの
添加量を変えたときのV₁ｍＡに対応するα値の
変化を示す。 第１図から金属亜鉛0.01〜20モル％、酸化バナ
ジウム0.001〜１モル％の場合に非直線係数α＝
４〜８の高い値の得られることがわかる。金属亜
鉛の添加量が0.01モル％未満または20モル％を越
える範囲では非直線係数αが低くなるばかりでな
く安定性も悪くなる。酸化バナジウムの添加量が
0.001モル％未満または１モル％を越える範囲で
は非直線係数αが低くなる。第３図に本発明の実
施例（曲線１）による酸化亜鉛−酸化バナジウム
系バリスタ（ZnO96.95モル％−Zn ３モル％−
V₂O₅0.05モル％）と従来の参考例（曲線２）に
よる酸化亜鉛−酸化ビスマス系バリスタ（ZnO
96.5モル％−Bi₂O₃ 0.5モル％−Co₂O₃ １モル％
−MnO₂ １モル％−NiO １モル％）とのV₁ｍＡ
に対応する静電容量特性の比較を示す。第３図か
ら実施例（曲線１）は参考例（曲線２）よりも静
電容量が大きく高速応答性がすぐれていることが
わかる。 上記説明ではバナジウムを酸化バナジウムの形
で例示したが焼成後酸化物になるものであればよ
く必ずしも酸化バナジウムに限らないことはいう
までもない。また添加物としてバナジウムのほか
にバナジウム以外のビスマス、コバルト、マンガ
ン、鉄、ニツケル、銅、クロム、アルミニウム、
マグネシウム、アンチモン、錫、タンタル、シリ
カ、鉛などの金属酸化物または弗化物などを一種
類以上添加してもよい。 以上詳述したように本発明によれば酸化亜鉛を
主成分とし焼結体自体が電圧非直線性を有する電
圧非直線抵抗素子の製造方法において出発原料と
して酸化亜鉛成分のうちの一部を金属亜鉛で置換
し添加物として少なくともバナジウムを含有する
ことによつて非直線係数が高く、かつ高速応答性
がよく、しかも製造がきわめて簡易であり安定し
た特性を有する電圧非直線抵抗素子の製造方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属亜鉛の添加量を変えたときのV₁
ｍＡに対応するα値の変化を示す曲線図、第２図
は酸化バナジウムの添加量を変えたときのV₁ｍ
Ａに対応するα値の変化を示す曲線図、第３図は
本発明の実施例と従来の参考例とのV₁ｍＡに対
応する静電容量特性の比較を示す曲線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 酸化亜鉛を主成分とし焼結体自体が電圧非直
   線性を有する電圧非直線抵抗素子の製造方法にお
   いて、出発原料として酸化亜鉛成分のうち0.01〜
   20モル％を金属亜鉛で置換し添加物として少なく
   ともバナジウムをV₂O₅に換算して0.001〜１モル
   ％含むことを特徴とする電圧非直線抵抗素子の製
   造方法。