JPS6329804B2 - - Google Patents
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- JPS6329804B2 JPS6329804B2 JP55128502A JP12850280A JPS6329804B2 JP S6329804 B2 JPS6329804 B2 JP S6329804B2 JP 55128502 A JP55128502 A JP 55128502A JP 12850280 A JP12850280 A JP 12850280A JP S6329804 B2 JPS6329804 B2 JP S6329804B2
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Landscapes
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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V1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
を印加した場合バリスタ電圧の変化率が大きい。
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ZrO2およびHfO2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、大電流域の非直線特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，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ZrO2およびHfO2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ZrO2およびHfO2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500Hv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ZrO2を添加した場合のもので
あり、曲線ｂは同様にHfO2を添加した場合、曲
線ｃはZrO2とHfO2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、ZrO2およびHfO2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
ZrO2およびHfO2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に対して、ZrO2お
よびHfO2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
小電流域特性を組成比とともに表−１に示した。 表−１でV10KA／V1nAおよび、衝撃電流印加に
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V1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
を印加した場合バリスタ電圧の変化率が大きい。
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ZrO2およびHfO2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、大電流域の非直線特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，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ZrO2およびHfO2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ZrO2およびHfO2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500Hv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ZrO2を添加した場合のもので
あり、曲線ｂは同様にHfO2を添加した場合、曲
線ｃはZrO2とHfO2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、ZrO2およびHfO2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
ZrO2およびHfO2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に対して、ZrO2お
よびHfO2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
小電流域特性を組成比とともに表−１に示した。 表−１でV10KA／V1nAおよび、衝撃電流印加に
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ZrO2およびHfO2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ZrO2およびHfO2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、ジルコニウム及びハフニウ
ムの少なくとも一種をZrO2，HfO2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 |
|---|---|---|---|
| JP55128502A JPS6329804B2 (ja) | 1980-09-18 | 1980-09-18 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55128502A JPS6329804B2 (ja) | 1980-09-18 | 1980-09-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5753909A JPS5753909A (ja) | 1982-03-31 |
| JPS6329804B2 true JPS6329804B2 (ja) | 1988-06-15 |
Family
ID=14986322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55128502A Expired JPS6329804B2 (ja) | 1980-09-18 | 1980-09-18 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6329804B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5850707A (ja) * | 1981-09-21 | 1983-03-25 | 株式会社明電舎 | 酸化亜鉛非直線抵抗体の製造方法 |
| JP2715717B2 (ja) * | 1991-07-17 | 1998-02-18 | 日本電気株式会社 | 電圧非直線抵抗体 |
| JP2715718B2 (ja) * | 1991-07-17 | 1998-02-18 | 日本電気株式会社 | 電圧非直線抵抗体 |
| DE102008024479A1 (de) | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Epcos Ag | Elektrische Bauelementanordnung |
-
1980
- 1980-09-18 JP JP55128502A patent/JPS6329804B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5753909A (ja) | 1982-03-31 |
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