JPS63285904A - サ−ミスタ用酸化物半導体 - Google Patents
サ−ミスタ用酸化物半導体Info
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- JPS63285904A JPS63285904A JP62120428A JP12042887A JPS63285904A JP S63285904 A JPS63285904 A JP S63285904A JP 62120428 A JP62120428 A JP 62120428A JP 12042887 A JP12042887 A JP 12042887A JP S63285904 A JPS63285904 A JP S63285904A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高応答性の温度センサとして利用できるとこ
ろの負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導
体に関するものである。
ろの負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導
体に関するものである。
従来の技術
従来、汎用ディスク型サーミスタとしては、Ｍｎ−Ｇｏ
−Ｎｉ−Ｃｕ酸化物系サーミスタ材料であって、しかも
その結晶構造がスピネル構造をとるものが主に用いられ
てきた。サーミスタ材料の電気的特性としては１．一般
的に、比抵抗およびサーミスタ定数Ｂ−１示される。サ
ーミスタ定数（以下Ｂ定数と記す）は抵抗の温度勾配を
表すもので、具体的にはサーミスタ材料のバンドギャッ
プに相当する活性化エネルギーにより決定される。従っ
てＢ定数が大きい程、温度に対する抵抗値変化が大きく
、すなわち応答性が良くなる。また、比抵抗とＢ定数に
は図に示すように相関性があり、現在の汎用サーミスタ
材料は図中２で囲んだ領域、つまり比抵抗が数１０〜数
１００にΩ’ｍ、Ｂ定数２５００〜６０００にのものが
用いられている。
−Ｎｉ−Ｃｕ酸化物系サーミスタ材料であって、しかも
その結晶構造がスピネル構造をとるものが主に用いられ
てきた。サーミスタ材料の電気的特性としては１．一般
的に、比抵抗およびサーミスタ定数Ｂ−１示される。サ
ーミスタ定数（以下Ｂ定数と記す）は抵抗の温度勾配を
表すもので、具体的にはサーミスタ材料のバンドギャッ
プに相当する活性化エネルギーにより決定される。従っ
てＢ定数が大きい程、温度に対する抵抗値変化が大きく
、すなわち応答性が良くなる。また、比抵抗とＢ定数に
は図に示すように相関性があり、現在の汎用サーミスタ
材料は図中２で囲んだ領域、つまり比抵抗が数１０〜数
１００にΩ’ｍ、Ｂ定数２５００〜６０００にのものが
用いられている。
また、酸化コバルトとリチウムを組合わせた酸化物半導
体としては、一般的に酸化物半導体材料の導電機構の１
つとして説明される原子価制御理論の実例で古（Ｖ！！
ＲＷＥＹらにより取り上げられている。（Ｐｈｉｌｉｐ
ｓ Ｒｅ５ｅｒｃｈ Ｒｅｐｏｒｔしかしながら、Ｖｌ
ｌｌ：ＲＷ１！：Ｙらの検討はあくまでも学究的な段階
で終っており、サーミスタとしての用途開発以前のもの
であって、サーミスタ材料としての検討は二本入夫によ
って記載されたもの（■日立製作所、中央研究所創立二
十周年記念論文集、Ｐ３０〜４６、昭和３７年）がある
だけである。この二本の検討結果によれば比抵抗および
Ｂ定数とも低く、サーミスタとして適するものではなく
、これに準するものと記載されている。
体としては、一般的に酸化物半導体材料の導電機構の１
つとして説明される原子価制御理論の実例で古（Ｖ！！
ＲＷＥＹらにより取り上げられている。（Ｐｈｉｌｉｐ
ｓ Ｒｅ５ｅｒｃｈ Ｒｅｐｏｒｔしかしながら、Ｖｌ
ｌｌ：ＲＷ１！：Ｙらの検討はあくまでも学究的な段階
で終っており、サーミスタとしての用途開発以前のもの
であって、サーミスタ材料としての検討は二本入夫によ
って記載されたもの（■日立製作所、中央研究所創立二
十周年記念論文集、Ｐ３０〜４６、昭和３７年）がある
だけである。この二本の検討結果によれば比抵抗および
Ｂ定数とも低く、サーミスタとして適するものではなく
、これに準するものと記載されている。
発明が解決しようとする問題点
従来より、自動車の水温計用あるいはアイロンの温度セ
ンサ用などとして、応答性を良くすることを目的にしだ
比抵抗が低く、Ｂ定数の高いサーミスタ材料が要望され
てきたが、上記図の汎用サーミスタ材料ではこの要望を
満足することができなかった。
ンサ用などとして、応答性を良くすることを目的にしだ
比抵抗が低く、Ｂ定数の高いサーミスタ材料が要望され
てきたが、上記図の汎用サーミスタ材料ではこの要望を
満足することができなかった。
本発明は、この要望を満足できるサーミスタ材料、すな
わちサーミスタ用酸化物半導体を提供することを目的と
するものである。
わちサーミスタ用酸化物半導体を提供することを目的と
するものである。
問題点を解決するだめの手段
上記要望を達成するだめに、本発明は前述のＧｏ−Ｌｉ
系酸化物半導体を見直し、改良を加えることによって解
決できたものである。本発明のサーミスタ用酸化物半導
体は、金属酸化物の焼結混合体よりなり、その金属元素
としてコバルト（Ｇｏ）６８．０〜９９．２原子％、銅
（Ｃｕ ） ０．２〜５．５原子係およびリチウム（Ｌ
ｉ）０，３〜２４．○原子チ、ケイ素（Ｓｉ）ｏ、ｏ
〜２．６原子％（但しｏ、ｏは除く）の４種を合計１０
０原子係含有してなるものである。
系酸化物半導体を見直し、改良を加えることによって解
決できたものである。本発明のサーミスタ用酸化物半導
体は、金属酸化物の焼結混合体よりなり、その金属元素
としてコバルト（Ｇｏ）６８．０〜９９．２原子％、銅
（Ｃｕ ） ０．２〜５．５原子係およびリチウム（Ｌ
ｉ）０，３〜２４．○原子チ、ケイ素（Ｓｉ）ｏ、ｏ
〜２．６原子％（但しｏ、ｏは除く）の４種を合計１０
０原子係含有してなるものである。
作用
この構成により図の実線で囲まれた領域１の比抵抗が低
くＢ定数の高いサーミスタ用酸化物半導体を得ることと
なる。ここで、この半導体は酸化コパル） （Ｃｏｏ）
が基本組成であって、四酸化二コバルト（ＣＯ３０４）
が生成される場合には、ホッピング伝導の寄与により、
高Ｂ定数を達成することができない。
くＢ定数の高いサーミスタ用酸化物半導体を得ることと
なる。ここで、この半導体は酸化コパル） （Ｃｏｏ）
が基本組成であって、四酸化二コバルト（ＣＯ３０４）
が生成される場合には、ホッピング伝導の寄与により、
高Ｂ定数を達成することができない。
実施例
以下、本発明の実施例について説明する。
市販の原料酸化コバルト、酸化銅、酸化リチウムおよび
酸化ケイ素を後述する表に示すようにそれぞれの原子俤
の組成になるように配合した。サーミスタ製造工程を例
示すると、これらの配合組成物をボールミルで湿式混合
し、そのスラリーを乾燥後８００℃の温度で仮焼し、そ
の仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕混合を行った。こ
うして得られたスラリーを乾燥し、ポリビニルアルコー
ルをバインダーとして添加混合し、所要量採って円板状
に加圧成形し成形品を多数作り、これらを窒素ガスフロ
ー中１２００℃〜１３００℃で２時間焼成した。こうし
て得られた円板状焼結体の両面にムｇを主成分とする電
極を設けた。これらの試料について２６℃および５０℃
での抵抗値（それぞれのＲ２３およびＲ５８）を測定し
、２６℃での比抵抗ρ２５を下記（１）式より、またＢ
定数を下記（２）式より算出した。
酸化ケイ素を後述する表に示すようにそれぞれの原子俤
の組成になるように配合した。サーミスタ製造工程を例
示すると、これらの配合組成物をボールミルで湿式混合
し、そのスラリーを乾燥後８００℃の温度で仮焼し、そ
の仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕混合を行った。こ
うして得られたスラリーを乾燥し、ポリビニルアルコー
ルをバインダーとして添加混合し、所要量採って円板状
に加圧成形し成形品を多数作り、これらを窒素ガスフロ
ー中１２００℃〜１３００℃で２時間焼成した。こうし
て得られた円板状焼結体の両面にムｇを主成分とする電
極を設けた。これらの試料について２６℃および５０℃
での抵抗値（それぞれのＲ２３およびＲ５８）を測定し
、２６℃での比抵抗ρ２５を下記（１）式より、またＢ
定数を下記（２）式より算出した。
Ｒ２５＝Ｒ２５×６ ・・・・・
・（１）（Ｓ＝電極面積、ｄ＝電極間距離） これらの結果を下表にまとめて示す。
・（１）（Ｓ＝電極面積、ｄ＝電極間距離） これらの結果を下表にまとめて示す。
（以 下 余 白）
上述したように図中実線で囲んだ領域１が本発明の目的
とする低比抵抗、高Ｂ定数の領域である。
とする低比抵抗、高Ｂ定数の領域である。
この領域は、センサとして高応答性を達成するために機
器側から要望された電気特性をサーミスタ材料の特性（
比抵抗およびＢ定数）として置き換えたものである。
器側から要望された電気特性をサーミスタ材料の特性（
比抵抗およびＢ定数）として置き換えたものである。
前表において、試料番号１，４，６，９，１０゜１３．
１４．１８は、この実線で囲んだ領域１に含まれない。
１４．１８は、この実線で囲んだ領域１に含まれない。
つまり機器メーカの要望を満足しないという点から、本
発明の範囲外とした。
発明の範囲外とした。
今回の試料は、乾式成形後焼成したものを用いだが、ビ
ードタイプの素子でもよく、素子製造方法に何ら拘束さ
れるものではない。また、混合、粉砕にはジルコンア玉
石を用いた。
ードタイプの素子でもよく、素子製造方法に何ら拘束さ
れるものではない。また、混合、粉砕にはジルコンア玉
石を用いた。
発明の効果
以上のように本発明によれば、コバルト、銅、リチウム
にさらにケイ素を加えることにより、３成分系材料より
さらに低比抵抗、高Ｂ定数化を狙ったものである。そし
て、ケイ素はリチウムとガラス化しやすいため、コ六ル
トに固溶するリチウム量を補う必要がある。このケイ素
添加による効果として若干のＢ定数アップが見られるが
、ガラス相の寄与があるかどうかは不明である。
にさらにケイ素を加えることにより、３成分系材料より
さらに低比抵抗、高Ｂ定数化を狙ったものである。そし
て、ケイ素はリチウムとガラス化しやすいため、コ六ル
トに固溶するリチウム量を補う必要がある。このケイ素
添加による効果として若干のＢ定数アップが見られるが
、ガラス相の寄与があるかどうかは不明である。
以上述べたように、本発明は低比抵抗、高Ｂ定数を有す
る負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導体
を提供するものであるが、センサとして温度に対して高
応答性が図れること、またこれにより節電できることに
なる。まだ、従来にない低比抵抗、高Ｂ定数のサーミス
タ材料であることから、センナとして全く新しい用途が
展開されることが期待できるものである。
る負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導体
を提供するものであるが、センサとして温度に対して高
応答性が図れること、またこれにより節電できることに
なる。まだ、従来にない低比抵抗、高Ｂ定数のサーミス
タ材料であることから、センナとして全く新しい用途が
展開されることが期待できるものである。
図は負の抵抗温度係数を持つサーミスタ材料の特性相関
を示す図である。
を示す図である。
Claims (1)
- 金属酸化物の焼結混合体からなり、その構成金属元素と
して、コバルト６８．０〜９９．２原子％、銅０．２〜
５．５原子％及びリチウム０．３〜２４．０原子％、ケ
イ素０．２〜２．５原子％（但し０．０は除く）の４種
を合計１００原子％含有することを特徴とするサーミス
タ用酸化物半導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62120428A JP2578803B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | サ−ミスタ用酸化物半導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62120428A JP2578803B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | サ−ミスタ用酸化物半導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285904A true JPS63285904A (ja) | 1988-11-22 |
| JP2578803B2 JP2578803B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=14785975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62120428A Expired - Lifetime JP2578803B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | サ−ミスタ用酸化物半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2578803B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-18 JP JP62120428A patent/JP2578803B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2578803B2 (ja) | 1997-02-05 |
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