JPS629602A - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗体の製造方法Info
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- JPS629602A JPS629602A JP60149750A JP14975085A JPS629602A JP S629602 A JPS629602 A JP S629602A JP 60149750 A JP60149750 A JP 60149750A JP 14975085 A JP14975085 A JP 14975085A JP S629602 A JPS629602 A JP S629602A
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- granulated powder
- outer periphery
- voltage
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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
この発明は、ZnOを主成分とし、これに微量の副成分
を添加した電圧非直線抵抗体、さらに詳しくは雷サージ
あるいは開閉サージを抑制するZnO型避雷器に関する
。
を添加した電圧非直線抵抗体、さらに詳しくは雷サージ
あるいは開閉サージを抑制するZnO型避雷器に関する
。
ZnOを主成分として、これに副成分としてPr。
Con k lCr1Mg+ Caなどを化合物の形
で添加し、混合、成形、焼成することによって製造され
た焼結体は、優れた電圧非直線性を示すことが知られて
いる。上記添加物に、さらにA7. Bを添加するとサ
ージ耐量が向上することを本発明者らは特開昭59−8
2702〜82704号公報に開示している。 上記組成の焼結体は、径が14鶴程度の大きさでは、通
常の乾式成形方法で、サージ耐量、高温課電特性ともに
満足する値を育している0例えば方形波インパルス放電
電流(以下開閉サージ)耐量試験では?OA/csi、
大電流インパルス放電電流(以下雷サージ)耐量試験で
は100OOA/−の特性を有している。また高温課電
試験においては、周囲温度150℃、課電率95%の条
件の下に8000時間経過した後でもバリスタ電圧VI
IIAの変化は=1%程度であり、優れた信鯨性を有し
ている。 このように優れた特性を有する組成であるにもかかわら
ず、焼結体の直径が大きくなるにつれて、単位面積当た
りの開閉サージ耐量が低下したり、あるいは高温課電寿
命が短くなるという問題があった0本発明者らは48φ
素子を用いて焼成密度と開閉サージ、およびV、。I^
/Visaの関係を調べ第4図に示す関係を得た。ただ
しvl。JIA/ V tamは低電流領域の電圧非直
線性を示すもので、焼結体の両端面に付けた電極間に1
0II^の直流電流を流したときの電極間電圧v1゜I
^と、1■Aの電流を流したときの電極間電圧Vls^
(バリスタ電圧と呼ぶ)の比である。第4図の曲線1
は焼結密度とV 1aJIA/ V IsAとの関係を
示し、曲線2は開閉サージl0KJに対する合格率を示
す、第4図の曲線lは焼結密度が高くなるにつれてV
16#A/ V teaは向上するが、曲線2は開閉サ
ージl0KJを印加した時の合格率は焼成密度が5.3
5〜5.45g/−の範囲になければ80%以上の値が
得られないことを示している。 ところが最近ZnO型避雷器に対する要求は非常に厳し
く、例えば従来交流課電で課電率60%が一般的であっ
たものが、直流課電でしかも課電率85%にも達する要
求もなされるようになってきた。 本発明者らが行った加速寿命試験によると、課電率85
%の直流課電で20年以上の寿命を保証するたメニハ、
48φ素子T! ハV +s JIA / V 1m
mが0.80以上なければならないことが判明した。従
ってvl、^/ V +−aを0.80以上に保ったま
まで、しかも開閉サージ耐量10KJを80%以上の合
格率に保つためには第4図から焼成密度は5.40〜5
.45g/−の範囲に管理しなければならないことがわ
かる。ところが焼成密度は、粉末の特性、成形条件、焼
成条件などによって左右されるため5.40〜5.45
g/−の範囲に入れるのは難しく、歩留りが非常に悪か
つた。 本発明者らはこの問題を解決すべく、焼成密度。 成形密度、開閉サージ耐量の関係を詳細に検討した結果
、焼成密度を高くするためには、成形圧力を高くし成形
密度を高くしなければならず、逆に成形圧力を高くする
ほど、金型外周部へ圧力が集中し、これが開閉サージ耐
量低下の原因と推定した。 第5図は直径48φの焼結体に1fi角の電極を1■間
隔で約500個つけて電流10Aのインパルスで測定し
た時の、中心から外周へかけての電圧V 、、。 の電圧分布曲線を示したものである。第5図から明らか
に外周5〜8鶴の部分から■1゜、の低下が認められる
。この傾向は焼結体の径に関係なく、はぼ外周から5〜
10mの範囲で低下が認められた。 外周部での電圧の低下する割合は、焼成密度が高いほど
大きく、これが焼成密度が高くなるにつれて開閉サージ
耐量が低下する原因と考えられる。
で添加し、混合、成形、焼成することによって製造され
た焼結体は、優れた電圧非直線性を示すことが知られて
いる。上記添加物に、さらにA7. Bを添加するとサ
ージ耐量が向上することを本発明者らは特開昭59−8
2702〜82704号公報に開示している。 上記組成の焼結体は、径が14鶴程度の大きさでは、通
常の乾式成形方法で、サージ耐量、高温課電特性ともに
満足する値を育している0例えば方形波インパルス放電
電流(以下開閉サージ)耐量試験では?OA/csi、
大電流インパルス放電電流(以下雷サージ)耐量試験で
は100OOA/−の特性を有している。また高温課電
試験においては、周囲温度150℃、課電率95%の条
件の下に8000時間経過した後でもバリスタ電圧VI
IIAの変化は=1%程度であり、優れた信鯨性を有し
ている。 このように優れた特性を有する組成であるにもかかわら
ず、焼結体の直径が大きくなるにつれて、単位面積当た
りの開閉サージ耐量が低下したり、あるいは高温課電寿
命が短くなるという問題があった0本発明者らは48φ
素子を用いて焼成密度と開閉サージ、およびV、。I^
/Visaの関係を調べ第4図に示す関係を得た。ただ
しvl。JIA/ V tamは低電流領域の電圧非直
線性を示すもので、焼結体の両端面に付けた電極間に1
0II^の直流電流を流したときの電極間電圧v1゜I
^と、1■Aの電流を流したときの電極間電圧Vls^
(バリスタ電圧と呼ぶ)の比である。第4図の曲線1
は焼結密度とV 1aJIA/ V IsAとの関係を
示し、曲線2は開閉サージl0KJに対する合格率を示
す、第4図の曲線lは焼結密度が高くなるにつれてV
16#A/ V teaは向上するが、曲線2は開閉サ
ージl0KJを印加した時の合格率は焼成密度が5.3
5〜5.45g/−の範囲になければ80%以上の値が
得られないことを示している。 ところが最近ZnO型避雷器に対する要求は非常に厳し
く、例えば従来交流課電で課電率60%が一般的であっ
たものが、直流課電でしかも課電率85%にも達する要
求もなされるようになってきた。 本発明者らが行った加速寿命試験によると、課電率85
%の直流課電で20年以上の寿命を保証するたメニハ、
48φ素子T! ハV +s JIA / V 1m
mが0.80以上なければならないことが判明した。従
ってvl、^/ V +−aを0.80以上に保ったま
まで、しかも開閉サージ耐量10KJを80%以上の合
格率に保つためには第4図から焼成密度は5.40〜5
.45g/−の範囲に管理しなければならないことがわ
かる。ところが焼成密度は、粉末の特性、成形条件、焼
成条件などによって左右されるため5.40〜5.45
g/−の範囲に入れるのは難しく、歩留りが非常に悪か
つた。 本発明者らはこの問題を解決すべく、焼成密度。 成形密度、開閉サージ耐量の関係を詳細に検討した結果
、焼成密度を高くするためには、成形圧力を高くし成形
密度を高くしなければならず、逆に成形圧力を高くする
ほど、金型外周部へ圧力が集中し、これが開閉サージ耐
量低下の原因と推定した。 第5図は直径48φの焼結体に1fi角の電極を1■間
隔で約500個つけて電流10Aのインパルスで測定し
た時の、中心から外周へかけての電圧V 、、。 の電圧分布曲線を示したものである。第5図から明らか
に外周5〜8鶴の部分から■1゜、の低下が認められる
。この傾向は焼結体の径に関係なく、はぼ外周から5〜
10mの範囲で低下が認められた。 外周部での電圧の低下する割合は、焼成密度が高いほど
大きく、これが焼成密度が高くなるにつれて開閉サージ
耐量が低下する原因と考えられる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的はZnO電圧非直線抵抗体を製造する際に、成形時の
圧力分布の不均一さによって生じる電圧の外周部での低
下を防止し、■、。I^/V+−aを0.80
’以上に保ったままで、開閉サージ耐量を向上させ
ることができる製造方法を提供することにある。
的はZnO電圧非直線抵抗体を製造する際に、成形時の
圧力分布の不均一さによって生じる電圧の外周部での低
下を防止し、■、。I^/V+−aを0.80
’以上に保ったままで、開閉サージ耐量を向上させ
ることができる製造方法を提供することにある。
本発明は成形時の外周部への圧力集中によって起こる粒
成長を、外周部の添加物の添加量を変えることによりて
抑制することにある。その方法として、 3.1工□□□。あ、。1o□0.1 ぺ外周部は少なくする。 (2)粒成長抑制作用のある添加物の量を内部に比べ外
周部は多くする。 ことにより高い焼成密度の場合でも外周部の電圧分布が
高い特性を有する焼結体、すなわちVIIIJIA/
V l−aが高くしかも開閉サージ耐量の大きなZnO
型電圧非直線抵抗体を得るようにしたものである。
成長を、外周部の添加物の添加量を変えることによりて
抑制することにある。その方法として、 3.1工□□□。あ、。1o□0.1 ぺ外周部は少なくする。 (2)粒成長抑制作用のある添加物の量を内部に比べ外
周部は多くする。 ことにより高い焼成密度の場合でも外周部の電圧分布が
高い特性を有する焼結体、すなわちVIIIJIA/
V l−aが高くしかも開閉サージ耐量の大きなZnO
型電圧非直線抵抗体を得るようにしたものである。
以下本発明を実施例に従って説明する。ただし実施例1
と実施例2は粒成長促進作用のある添加物の量を焼結体
の内部より外周部の方を少なくした例であり、実施例3
は粒成長抑制作用のある添加物の量を内部に比べ外周部
を多(した例である。 実施例1: まずZnOを主成分とし、これに副成分としPr。 Co、 k、 Cr、 Mg+ Cat klなどを
所定量添加し、さらにBを100at■pp−添加した
ものに有機バインダを加えボールミルにより湿式混合し
、スラリー化する。このスラリーをスプレードライヤを
用いて噴霧乾燥し、球状の造粒粉を作製し、これを第1
の造粒粉とする0次いで上述した添加物のうち、粒成長
促進作用のあるBを除いた添加物を含む組成から得られ
た造粒粉を第2の造粒粉とする。 直径60鶴φの円板状成形体を作製するに当たり、適当
な治具を用い、第1図に示す成形体の断面図のように中
心部がBを含む第1の造粒粉3、外周部が第2の造粒粉
4からなるようにこれら造粒粉を金型に充填するが、こ
のとき外周部の径方向の厚さはIon 、中心部の直径
は40鶴すとした。各造粒粉を金型に充填した後、種々
の焼成密度の焼結体が得られるように、圧力を変化させ
ながら多数の成形体を作製した。焼成後、焼結体の両端
面を研摩し電極を付は素子特性を評価した。また1m角
の電極を約500個付けた素子も作製し、これを電圧分
布の評価用素子とした。 第2図+4は得られた素子の焼成密度とV、。I^/V
、、4との関係、第2図中)は焼成密度と開閉サージ耐
量の関係をプロットしたものであり、+11)、(b)
両図とも比較のため従来方法の特性も再び示しである。 第2図(a)において実線曲線5が本発明8点線白線6
は従来の方法を表わし、第2図中)では実線曲線7が本
発明1点線曲線8は従来の方法を表わしている。第2図
中)の曲m7から明らかなように、本発明の方法では、
成形圧力を高くし、焼成密度を高くしても従来法に比べ
て開閉サージは高いレベルを維持することができる。こ
のため第2図(a+のようにvlp^/V+amも本発
明の方が従来法より0.80以上の特性を幅広い焼成密
度の範囲にわたりて得ることができる。 第3図は1鶴角の微少電極に電流10Aのインパルスを
流した時の電圧Vlo^の中心から径方向への位置によ
る変化を示したものであり、この場合も比較のため従来
方法のものを再掲しである。第3図における実線曲m9
が本発明9点線曲線lOが従来方法の場合である。第3
図から焼結体のvl、1の分布状態を従来方法と比較す
ると外周部でV 11111値は曲wA9の方が明らか
に曲線10より高く、本発明の有効性がはっきりと分か
る。 本実施例では、第1の造粒粉中のBの量は100ate
ppm第2の造粒粉中のBの量はOatmppgeと
したが、Bはこの量に限ることなく要するに成形時の圧
力集中によって生じる外周部の電圧の低下を抑制できる
範囲であれば良い0例えば第1の造粒粉中OBの量が1
100at pps+で、第2の造粒粉中のBの量が6
0a を−ppmでも、本発明の効果は十分認められる
。 実施例2: 実施例1におけるBの代わりに、Biを200atmp
p−添加した組成から得られた造粒粉を第1の造粒粉と
した。また実施例1と同様Bi無添加の組成から得られ
た造粒粉を第2の造粒粉とした。この二種の造粒粉を用
いて実施例1と同様な実験を行ない第2図とほぼ同様な
結果を得ることができた。 実施例3: ZnQを主成分とし、これに副成分としてPr、 Ca
tに、 Cr、 Mg、 Ca、 klを含む組成から
得られた造粒粉を第1の造粒粉とする。上記組成におい
てPrの添加量が第1の造粒粉の1.2倍以上である組
成からなる造粒粉を第2の造粒粉とした。この二種の造
粒粉を用い、実施例1に示すのと同様の実験を行なった
。この結果得られた焼結体はほぼ第2図と同様な結果を
得ることができた。 本実施例では示さなかったが、上記添加物の他に、粒成
長を抑制する添加物Sd+ Sin Crなどを外周部
の方が内部より多(添加することによっても本発明の効
果は認められることを本発明者らは確認している。 実施例ではZn0−PrbO□系バリスタについて述べ
たが、本発明はこれに限らず、例えばZnO−BilO
s系、 ZnO−PbO系バリスタでも有効であること
は自明である。
と実施例2は粒成長促進作用のある添加物の量を焼結体
の内部より外周部の方を少なくした例であり、実施例3
は粒成長抑制作用のある添加物の量を内部に比べ外周部
を多(した例である。 実施例1: まずZnOを主成分とし、これに副成分としPr。 Co、 k、 Cr、 Mg+ Cat klなどを
所定量添加し、さらにBを100at■pp−添加した
ものに有機バインダを加えボールミルにより湿式混合し
、スラリー化する。このスラリーをスプレードライヤを
用いて噴霧乾燥し、球状の造粒粉を作製し、これを第1
の造粒粉とする0次いで上述した添加物のうち、粒成長
促進作用のあるBを除いた添加物を含む組成から得られ
た造粒粉を第2の造粒粉とする。 直径60鶴φの円板状成形体を作製するに当たり、適当
な治具を用い、第1図に示す成形体の断面図のように中
心部がBを含む第1の造粒粉3、外周部が第2の造粒粉
4からなるようにこれら造粒粉を金型に充填するが、こ
のとき外周部の径方向の厚さはIon 、中心部の直径
は40鶴すとした。各造粒粉を金型に充填した後、種々
の焼成密度の焼結体が得られるように、圧力を変化させ
ながら多数の成形体を作製した。焼成後、焼結体の両端
面を研摩し電極を付は素子特性を評価した。また1m角
の電極を約500個付けた素子も作製し、これを電圧分
布の評価用素子とした。 第2図+4は得られた素子の焼成密度とV、。I^/V
、、4との関係、第2図中)は焼成密度と開閉サージ耐
量の関係をプロットしたものであり、+11)、(b)
両図とも比較のため従来方法の特性も再び示しである。 第2図(a)において実線曲線5が本発明8点線白線6
は従来の方法を表わし、第2図中)では実線曲線7が本
発明1点線曲線8は従来の方法を表わしている。第2図
中)の曲m7から明らかなように、本発明の方法では、
成形圧力を高くし、焼成密度を高くしても従来法に比べ
て開閉サージは高いレベルを維持することができる。こ
のため第2図(a+のようにvlp^/V+amも本発
明の方が従来法より0.80以上の特性を幅広い焼成密
度の範囲にわたりて得ることができる。 第3図は1鶴角の微少電極に電流10Aのインパルスを
流した時の電圧Vlo^の中心から径方向への位置によ
る変化を示したものであり、この場合も比較のため従来
方法のものを再掲しである。第3図における実線曲m9
が本発明9点線曲線lOが従来方法の場合である。第3
図から焼結体のvl、1の分布状態を従来方法と比較す
ると外周部でV 11111値は曲wA9の方が明らか
に曲線10より高く、本発明の有効性がはっきりと分か
る。 本実施例では、第1の造粒粉中のBの量は100ate
ppm第2の造粒粉中のBの量はOatmppgeと
したが、Bはこの量に限ることなく要するに成形時の圧
力集中によって生じる外周部の電圧の低下を抑制できる
範囲であれば良い0例えば第1の造粒粉中OBの量が1
100at pps+で、第2の造粒粉中のBの量が6
0a を−ppmでも、本発明の効果は十分認められる
。 実施例2: 実施例1におけるBの代わりに、Biを200atmp
p−添加した組成から得られた造粒粉を第1の造粒粉と
した。また実施例1と同様Bi無添加の組成から得られ
た造粒粉を第2の造粒粉とした。この二種の造粒粉を用
いて実施例1と同様な実験を行ない第2図とほぼ同様な
結果を得ることができた。 実施例3: ZnQを主成分とし、これに副成分としてPr、 Ca
tに、 Cr、 Mg、 Ca、 klを含む組成から
得られた造粒粉を第1の造粒粉とする。上記組成におい
てPrの添加量が第1の造粒粉の1.2倍以上である組
成からなる造粒粉を第2の造粒粉とした。この二種の造
粒粉を用い、実施例1に示すのと同様の実験を行なった
。この結果得られた焼結体はほぼ第2図と同様な結果を
得ることができた。 本実施例では示さなかったが、上記添加物の他に、粒成
長を抑制する添加物Sd+ Sin Crなどを外周部
の方が内部より多(添加することによっても本発明の効
果は認められることを本発明者らは確認している。 実施例ではZn0−PrbO□系バリスタについて述べ
たが、本発明はこれに限らず、例えばZnO−BilO
s系、 ZnO−PbO系バリスタでも有効であること
は自明である。
本発明によれば、実施例で説明したように二種類の造粒
粉を用いて円板状成形体の外周から5〜10mのドーナ
ツ状の部分の粒成長を内部に比べ抑制することにより、
周辺部が電圧低下をすることを防止し、このために成形
圧力を上げ焼成密度を高めても開閉サージ耐量を高いレ
ベルに維持することが可能となった。従って焼成密度が
高い方が良い特性を示すV l@#A/ V +maも
良好な値の素子が得られるようになった。この結果直流
課電1課電率85%といった過酷な条件で使用される素
子の開発に成功した。
粉を用いて円板状成形体の外周から5〜10mのドーナ
ツ状の部分の粒成長を内部に比べ抑制することにより、
周辺部が電圧低下をすることを防止し、このために成形
圧力を上げ焼成密度を高めても開閉サージ耐量を高いレ
ベルに維持することが可能となった。従って焼成密度が
高い方が良い特性を示すV l@#A/ V +maも
良好な値の素子が得られるようになった。この結果直流
課電1課電率85%といった過酷な条件で使用される素
子の開発に成功した。
第1図は本発明による成形体の断面図、第2図は焼成密
度とV +ej’A/ V lsA 1開閉4)−シ1
0KJ(1)合格率との関係を本発明の方法と従来法と
の比較で示した線図、第3図は1■角の微少電極によっ
て測定した本発明による焼結体と従来のものとのvl。 1の分布状態の比較線図、第4図は従来素子の焼成密度
とV、。S入/ V lsA l開閉サージl0KJの
合格率の関係線図、第5図は従来素子のl鶴角の微少電
極によって測定したVl@Aの分布状態を示した線図で
ある。 3:第1の造粒粉、4:第2の造粒粉。 ′工゛π人/Fix上 山 口 員゛6第1図 (Q) ILK 領jttC91crr?)(b)
KNN超超97cm 第2図 中ベーカ・ら、)コト島1(mm) 第3図 燵入忠崖((2/cm ) ヤ曵°#8#躇高製<mm)
度とV +ej’A/ V lsA 1開閉4)−シ1
0KJ(1)合格率との関係を本発明の方法と従来法と
の比較で示した線図、第3図は1■角の微少電極によっ
て測定した本発明による焼結体と従来のものとのvl。 1の分布状態の比較線図、第4図は従来素子の焼成密度
とV、。S入/ V lsA l開閉サージl0KJの
合格率の関係線図、第5図は従来素子のl鶴角の微少電
極によって測定したVl@Aの分布状態を示した線図で
ある。 3:第1の造粒粉、4:第2の造粒粉。 ′工゛π人/Fix上 山 口 員゛6第1図 (Q) ILK 領jttC91crr?)(b)
KNN超超97cm 第2図 中ベーカ・ら、)コト島1(mm) 第3図 燵入忠崖((2/cm ) ヤ曵°#8#躇高製<mm)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ZnOを主成分とし、微量の副成分を添加、混合、
成形、焼成してなる電圧非直線抵抗体の円板状成形体を
製造する際に、該成形体の外周部の方が円部より粒成長
促進作用のある添加物の量を少なく、もしくは外周部の
方が内部より粒成長抑制作用のある添加物の量を多くす
ることを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造方法。 2)特許請求の範囲第1項記載の方法において、粒成長
促進作用のある添加物としてB、Biのいずれかまたは
その化合物を用いることを特徴とする電圧非直線抵抗体
の製造方法。 3)特許請求の範囲第1項記載の方法において、粒成長
抑制作用のある添加物としてPr、Sb、Si、Crの
うちのいずれか一種またはその化合物を用いることを特
徴とする電圧非直線抵抗体の製造方法。 4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記
載の方法において、外周部の半径方向の厚さが、焼結後
に5〜10mmとなることを特徴とする電圧非直線抵抗
体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60149750A JPS629602A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60149750A JPS629602A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS629602A true JPS629602A (ja) | 1987-01-17 |
Family
ID=15481937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60149750A Pending JPS629602A (ja) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS629602A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0348401A (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-01 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
JP2019165103A (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 積層バリスタ |
-
1985
- 1985-07-08 JP JP60149750A patent/JPS629602A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0348401A (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-01 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
JP2019165103A (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 積層バリスタ |
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