JPS6329803B2 - - Google Patents
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- JPS6329803B2 JPS6329803B2 JP55128500A JP12850080A JPS6329803B2 JP S6329803 B2 JPS6329803 B2 JP S6329803B2 JP 55128500 A JP55128500 A JP 55128500A JP 12850080 A JP12850080 A JP 12850080A JP S6329803 B2 JPS6329803 B2 JP S6329803B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Description
本発明は酸化物半導体からなる電圧非直線抵抗
体に関する。 半導体を応用した回路素子の一つに電圧非直線
抵抗体があり、その代表的なものとしてZnOに
種々の酸化物を添加含有せしめた焼結体から成る
バリスタが知られている。この種のバリスタは非
直線的な電圧−電流特性を有しており、電圧の増
大に伴ない抵抗が急激に減少して電流が著しく増
加するため異常な過電圧の吸収や電圧安定化用と
して広く実用されている。 ところで電圧非直線抵抗体の特性は一般に次の
近似式で示される電圧−電流特性をもつて評価さ
れている。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 （但し、Ｉはバリスタに流れる電流、Ｖは印加
電圧、Ｃは定数、αは非直線係数） 従つてバリスタの一般特性はＣとαの２つの定
数で表示することができ、通常はＣの代りに
1mAにおける電圧V1nAで示され、また電圧非直
線特性を示す指数であるα値の大きいことが重視
されている。 上記ZnO系バリスタ（電圧非直線抵抗体）は前
記電圧−電流特性が良好なこと、さらに素子の厚
さ制御により電圧−電流特性を任意に調節しうる
ことなどの特徴を備えている。しかし一方これら
ZnO系バリスタを電力用避雷器として使用する場
合には次のような欠点があつた。すなわち、従来
のZnO系電圧非直線抵抗体は、常時課電時におけ
る小電流領域の特性変化が大きく、かつ、衝撃電
流を印加した場合の変化率が大きい。さらに、大
電流領域における非直線性が十分でなく、満足な
ものとは言えなかつた。 従来のZnO系非直線抵抗体の欠点を除去するた
めには、一般的には、ZnOに種々の酸化物を添加
配合した基本組成に対して、さらにいくつかの酸
化物を添加したり、種々のガラス成分を添加する
方法がとられている。しかしながら、酸化物を添
加して大電流域の非直線性は改善されても、常時
課電又は衝撃電流等による小電流領域の特性変化
が大きく、信頼性に欠けたりした。さらに種々の
ガラス成分による特性改善では、常時課電による
小電流領域の特性変化には効果があるが、衝撃電
流特性及び大電流域の非直線性については効果が
なかつたり、さらには悪影響を及ぼすことにな
り、電力用避雷器として使用するためには十分な
ものとは言えない。 本発明者らは、これらの点に鑑み種々検討を進
めた結果、ZnOを主成分とし、副成分として
Bi2O3，Co2O3，Sb2O3，MnO，Cr2O3，SiO2と
NiOおよびAl2O3の少なくとも一種で構成される
基本組成系にさらに布土類元素の酸化物の少なく
とも一種を添加配合することにより、信頼性が高
く、大電流域の非直線性に優れた酸化物電圧非直
線抵抗体が得られることを見出した。 以下、本発明の詳細を実施例により説明する。 実施例 １ ZnOにSi2O3およびSb2O3をそれぞれ１モル％、
Co2O3，SiO2，NiO，MnO，Cr2O3をそれぞれ
0.5モル％、さらにAl2O3を0.01モル％を基本組成
とし、さらに、La2O3およびY2O3の少なくとも
一種を0.05〜５モル％の割合で添加配合し、ボー
ルミルで十分に混合し、調整粉末とする。かくし
て得た調整粉末にポリビニルアルコールを粘結剤
として配合し、圧力1ton／cmで直径55mmのデイス
ク形にそれぞれ成形し、これらの成形体を空気雰
囲気中1200℃で焼成して焼結体を得た。かくして
得た焼結体についてそれぞれ両主面を平行に研磨
して厚さ20mmとした後、その研磨面にAlを溶射
して電極を備えた電圧非直線抵抗体を得た。 かくして得られた電圧非直線抵抗体の大電流域
における非直線性は、素子に10KAの電流を流し
たときの電圧（V10KA）と素子に1mAの電流を流
したときの電圧（V1nA）の比（V10KA／V1nA）で
表わし、基本組成に対するLa2O3およびY2O3の
添加量との関係を第１図に示した。 第２図に衝撃電流による小電流域の特性の変化
を示した電圧変化率は素子に10μAの電流を流し
たときの電圧V10〓Aの衝撃電流印加前後の変化率
で表わした。なお衝撃電流は８×20μS、10KAを
30秒間隔で10回印加した。さらに第３図は常時課
電時における小電流領域の特性変化を示したもの
で、80℃の雰囲気下0.85×V1nAの電圧を500Hr印
加前後のV10〓Aの変化率で示したものである。第
１図〜第３図で曲線ａは基本組成に対してLa2O3
を添加した場合のものであり、曲線ｂは同様に
Y2O3を添加した場合、曲線ＣはLa2O3とY2O3を
モル比で１：１の割合で複合添加した場合のもの
である。 第１図から明らかなように、基本組成に対して
La2O3およびY2O3の少なくとも一種を添加した
場合には、大電流域の非直線性が著しく改善され
ていることがわかる。又、第２図からは、衝撃電
流印加による小電流領域の特性の安定性が著しく
改善されており、さらに第３図から明らかなよう
に、常時課電時における小電流域の特性の安定性
も同時に著しく改善されている。これら大電流域
における非直線性、衝撃電流特性、常時課電特性
の著しい改善は、非直線抵抗体を避雷器などに適
用するに際して必要不可欠な要素であり、本実施
例の電圧非直線抵抗体はこれらの要素を十分満足
するものである。なお、本実施例の効果は、第１
図〜第３図より明らかなように、基本組成に対し
てLa2O3およびY2O3の少なくとも一種を0.05〜５
モル％添加含有せしめた場合に常に発揮されるも
のである。 実施例 ２ ZnOにBi2O3およびCo2O3，MnO，Cr2O3をそ
れぞれ0.05〜２モル％、Sb2O3を0.1〜３モル％、
SiO2を0.05〜５モル％、NiOおよびAl2O3の少な
くとも１種をそれぞれ0.05〜２モル％、0.001〜
１モル％添加配合した基本組成系に対して、
La2O3およびY2O3の少なくとも１種をそれぞれ
0.5モル％添加配合し、実施例１の場合と同一条
件で参考例も含め27種の電圧非直線抵抗体を得
た。かくして得られた電圧非直線抵抗体の大電流
域における非直線性および衝撃電流特性、常時課
電後における小電流域特性を表−１に組成比とと
もに示した。 表−１で、V10KA／V1nAおよび、衝電電流印加
によるV10〓Aの変化率、常時課電によるV10〓Aの変
化率は、それぞれ実施例１に記載の条件にもとづ
き測定したものである。
体に関する。 半導体を応用した回路素子の一つに電圧非直線
抵抗体があり、その代表的なものとしてZnOに
種々の酸化物を添加含有せしめた焼結体から成る
バリスタが知られている。この種のバリスタは非
直線的な電圧−電流特性を有しており、電圧の増
大に伴ない抵抗が急激に減少して電流が著しく増
加するため異常な過電圧の吸収や電圧安定化用と
して広く実用されている。 ところで電圧非直線抵抗体の特性は一般に次の
近似式で示される電圧−電流特性をもつて評価さ
れている。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 （但し、Ｉはバリスタに流れる電流、Ｖは印加
電圧、Ｃは定数、αは非直線係数） 従つてバリスタの一般特性はＣとαの２つの定
数で表示することができ、通常はＣの代りに
1mAにおける電圧V1nAで示され、また電圧非直
線特性を示す指数であるα値の大きいことが重視
されている。 上記ZnO系バリスタ（電圧非直線抵抗体）は前
記電圧−電流特性が良好なこと、さらに素子の厚
さ制御により電圧−電流特性を任意に調節しうる
ことなどの特徴を備えている。しかし一方これら
ZnO系バリスタを電力用避雷器として使用する場
合には次のような欠点があつた。すなわち、従来
のZnO系電圧非直線抵抗体は、常時課電時におけ
る小電流領域の特性変化が大きく、かつ、衝撃電
流を印加した場合の変化率が大きい。さらに、大
電流領域における非直線性が十分でなく、満足な
ものとは言えなかつた。 従来のZnO系非直線抵抗体の欠点を除去するた
めには、一般的には、ZnOに種々の酸化物を添加
配合した基本組成に対して、さらにいくつかの酸
化物を添加したり、種々のガラス成分を添加する
方法がとられている。しかしながら、酸化物を添
加して大電流域の非直線性は改善されても、常時
課電又は衝撃電流等による小電流領域の特性変化
が大きく、信頼性に欠けたりした。さらに種々の
ガラス成分による特性改善では、常時課電による
小電流領域の特性変化には効果があるが、衝撃電
流特性及び大電流域の非直線性については効果が
なかつたり、さらには悪影響を及ぼすことにな
り、電力用避雷器として使用するためには十分な
ものとは言えない。 本発明者らは、これらの点に鑑み種々検討を進
めた結果、ZnOを主成分とし、副成分として
Bi2O3，Co2O3，Sb2O3，MnO，Cr2O3，SiO2と
NiOおよびAl2O3の少なくとも一種で構成される
基本組成系にさらに布土類元素の酸化物の少なく
とも一種を添加配合することにより、信頼性が高
く、大電流域の非直線性に優れた酸化物電圧非直
線抵抗体が得られることを見出した。 以下、本発明の詳細を実施例により説明する。 実施例 １ ZnOにSi2O3およびSb2O3をそれぞれ１モル％、
Co2O3，SiO2，NiO，MnO，Cr2O3をそれぞれ
0.5モル％、さらにAl2O3を0.01モル％を基本組成
とし、さらに、La2O3およびY2O3の少なくとも
一種を0.05〜５モル％の割合で添加配合し、ボー
ルミルで十分に混合し、調整粉末とする。かくし
て得た調整粉末にポリビニルアルコールを粘結剤
として配合し、圧力1ton／cmで直径55mmのデイス
ク形にそれぞれ成形し、これらの成形体を空気雰
囲気中1200℃で焼成して焼結体を得た。かくして
得た焼結体についてそれぞれ両主面を平行に研磨
して厚さ20mmとした後、その研磨面にAlを溶射
して電極を備えた電圧非直線抵抗体を得た。 かくして得られた電圧非直線抵抗体の大電流域
における非直線性は、素子に10KAの電流を流し
たときの電圧（V10KA）と素子に1mAの電流を流
したときの電圧（V1nA）の比（V10KA／V1nA）で
表わし、基本組成に対するLa2O3およびY2O3の
添加量との関係を第１図に示した。 第２図に衝撃電流による小電流域の特性の変化
を示した電圧変化率は素子に10μAの電流を流し
たときの電圧V10〓Aの衝撃電流印加前後の変化率
で表わした。なお衝撃電流は８×20μS、10KAを
30秒間隔で10回印加した。さらに第３図は常時課
電時における小電流領域の特性変化を示したもの
で、80℃の雰囲気下0.85×V1nAの電圧を500Hr印
加前後のV10〓Aの変化率で示したものである。第
１図〜第３図で曲線ａは基本組成に対してLa2O3
を添加した場合のものであり、曲線ｂは同様に
Y2O3を添加した場合、曲線ＣはLa2O3とY2O3を
モル比で１：１の割合で複合添加した場合のもの
である。 第１図から明らかなように、基本組成に対して
La2O3およびY2O3の少なくとも一種を添加した
場合には、大電流域の非直線性が著しく改善され
ていることがわかる。又、第２図からは、衝撃電
流印加による小電流領域の特性の安定性が著しく
改善されており、さらに第３図から明らかなよう
に、常時課電時における小電流域の特性の安定性
も同時に著しく改善されている。これら大電流域
における非直線性、衝撃電流特性、常時課電特性
の著しい改善は、非直線抵抗体を避雷器などに適
用するに際して必要不可欠な要素であり、本実施
例の電圧非直線抵抗体はこれらの要素を十分満足
するものである。なお、本実施例の効果は、第１
図〜第３図より明らかなように、基本組成に対し
てLa2O3およびY2O3の少なくとも一種を0.05〜５
モル％添加含有せしめた場合に常に発揮されるも
のである。 実施例 ２ ZnOにBi2O3およびCo2O3，MnO，Cr2O3をそ
れぞれ0.05〜２モル％、Sb2O3を0.1〜３モル％、
SiO2を0.05〜５モル％、NiOおよびAl2O3の少な
くとも１種をそれぞれ0.05〜２モル％、0.001〜
１モル％添加配合した基本組成系に対して、
La2O3およびY2O3の少なくとも１種をそれぞれ
0.5モル％添加配合し、実施例１の場合と同一条
件で参考例も含め27種の電圧非直線抵抗体を得
た。かくして得られた電圧非直線抵抗体の大電流
域における非直線性および衝撃電流特性、常時課
電後における小電流域特性を表−１に組成比とと
もに示した。 表−１で、V10KA／V1nAおよび、衝電電流印加
によるV10〓Aの変化率、常時課電によるV10〓Aの変
化率は、それぞれ実施例１に記載の条件にもとづ
き測定したものである。
【表】
表−１から明らかなように、本実施例において
はいずれも、大電流域の非直線性さらに衝撃電流
印加および常時課電時における小電流域の特性の
安定性が著しく改善されている。すなわち、基本
組成をZnOを主成分とし、Bi2O3およびCO2O3，
MnO，Cr2O3をそれぞれ0.05〜２モル％、Sb2O3
を0.1〜３モル％、SiO2を0.05〜５モル％とNiO
およびAl2O3の少なくとも１種をそれぞれ0.05〜
２モル％、0.001〜１モル％と変化させた場合に
もLa2O3，Y2O3等の希土類元素の酸化物の少な
くとも１種を添加配合することにより本発明の効
果は常に発揮される。 以上述べたように本発明によれば、大電流域の
非直線性が優れ、さらに衝撃電流印加および常時
課電時における信頼性に優れた酸化物非直線抵抗
体が得られるものである。
はいずれも、大電流域の非直線性さらに衝撃電流
印加および常時課電時における小電流域の特性の
安定性が著しく改善されている。すなわち、基本
組成をZnOを主成分とし、Bi2O3およびCO2O3，
MnO，Cr2O3をそれぞれ0.05〜２モル％、Sb2O3
を0.1〜３モル％、SiO2を0.05〜５モル％とNiO
およびAl2O3の少なくとも１種をそれぞれ0.05〜
２モル％、0.001〜１モル％と変化させた場合に
もLa2O3，Y2O3等の希土類元素の酸化物の少な
くとも１種を添加配合することにより本発明の効
果は常に発揮される。 以上述べたように本発明によれば、大電流域の
非直線性が優れ、さらに衝撃電流印加および常時
課電時における信頼性に優れた酸化物非直線抵抗
体が得られるものである。
第１図〜第３図は本発明に係る酸化物電圧非直
線抵抗体の特性例を示す曲線図である。
線抵抗体の特性例を示す曲線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてニツケ
ル及びアルミニウムの少なくとも一種と、ビスマ
ス、コバルト、アンチモン、マンガン、クロム及
びケイ素を、それぞれNiO，Al2O3，Bi2O3，
Co2O3，Sb2O3，MnO，Cr2O3及びSiO2に換算し
て、 NiO 0.05〜２モル％ Al2O3 0.001〜１モル％ Bi2O3 0.05〜２モル％ Co2O3 0.05〜２モル％ MnO 0.05〜２モル％ Cr2O3 0.05〜２モル％ Sb2O3 0.1〜３モル％ SiO2 0.05〜５モル％ の割合で含む原料に、希土類元素の少なくとも一
種を酸化物に換算してそれぞれ0.05〜５モル％添
加含有せしめた組成物を焼結して成ることを特徴
とする酸化物電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55128500A JPS6329803B2 (ja) | 1980-09-18 | 1980-09-18 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55128500A JPS6329803B2 (ja) | 1980-09-18 | 1980-09-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5753907A JPS5753907A (ja) | 1982-03-31 |
| JPS6329803B2 true JPS6329803B2 (ja) | 1988-06-15 |
Family
ID=14986272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55128500A Expired JPS6329803B2 (ja) | 1980-09-18 | 1980-09-18 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6329803B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007329178A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Toshiba Corp | 電流−電圧非直線抵抗体および避雷器 |
-
1980
- 1980-09-18 JP JP55128500A patent/JPS6329803B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5753907A (ja) | 1982-03-31 |
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