JPS6330762B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6330762B2 JPS6330762B2 JP56116608A JP11660881A JPS6330762B2 JP S6330762 B2 JPS6330762 B2 JP S6330762B2 JP 56116608 A JP56116608 A JP 56116608A JP 11660881 A JP11660881 A JP 11660881A JP S6330762 B2 JPS6330762 B2 JP S6330762B2
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- zno
- nonlinear resistance
- firing
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- Expired
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Landscapes
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Description
本発明は、電圧非直線抵抗磁器、さらに詳しく
は過電圧保護用素子として用いられる酸化亜鉛
（ZnO）を主成分とした電圧非直線抵抗磁器に関
する。 従来、電子機器、電気機器の過電圧保護を目的
として、それぞれ炭化珪素、セレン珪素又はZnO
を主成分としたバリスタが利用されている。中で
も、ZnOを主成分としたバリスタは、一般に制限
電圧が低く、電圧非直線係数が大きいなどの特徴
を有しているため、半導体素子のような過電流耐
量の小さいもので構成される機器の過電圧に対す
る保護に適しているので、炭化珪素よりなるバリ
スタなどに代つて広く利用されるようになつた。 また、ZnOを主成分とし、副成分としてプラセ
オジム（Pr）及びコバルト（Co）を元素又は化
合物の形で添加して焼成することにより製造され
る電圧非直線抵抗磁器が電圧非直線性に優れてい
ること、そして更にこのような抵抗磁器にセシウ
ム（Cs）及びクロム（Cr）を添加することによ
り動作開始電圧の周囲温度に対する安定性を向上
させ得ることが知られている。 しかし、このような電圧非直線抵抗磁器におい
ては、課電時の漏れ電流が比較的大きいという欠
点がある。したがつて、実用上は、これらの優れ
た電圧非直線性、周囲温度に対する特性の安定性
の他に、できるだけ課電時の漏れ電流が小さいこ
とが望まれるのである。 したがつて、本発明は、課電時の電流を更に低
減させ、しかも一層好適な特性を付与された電圧
非直線抵抗磁器を提供することを目的とする。 ここに、本発明者は、ZnOを主成分とし、副成
分としてPr、Co、Cs及びCrを添加してなる従来
技術の電圧非直線抵抗磁器に、更に副成分として
マグネシウム（Mg）及びカルシウム（Ca）の少
なくとも一方を添加することにより、動作開始電
圧の温度に対する安定性を保持した上で、漏れ電
流が更に低減され且つ非直線特性も良好な電圧非
直線抵抗磁器が得られることを見出し、本発明を
完成した。 しかして、本発明によれば、ZnOを主成分と
し、副成分としてPr、Co、Cs及びCrを含む電圧
非直線抵抗磁器において、更に副成分としてMg
及びCaの少なくとも一方を添加したことを特徴
とする電圧非直線抵抗磁器が提供される。 本発明の更に好ましい具体例によれば、ZnOを
主成分とし、副成分としてPr、Co、Cs及びCrの
他に、Mg及びCaの少なくとも一方を、Prが0.1
〜５原子％、Coが0.5〜５原子％、Csが0.05〜0.5
原子％、Crが0.05〜0.5原子％、Mgが0.01〜２原
子％、Caが0.01〜２原子％であるような量で含む
電圧非直線抵抗磁器が提供される。 ここで、原子％とは、所定の抵抗磁器を製造す
るために配合された原料組成物中の各成分金属元
素の原子数の総和に対する添加金属元素の原子数
の百分率を意味する。 本発明に従う電圧非直線抵抗磁器は、一般に
は、添加成分の金属又は化合物の混合物を酸素含
有雰囲気下に高温で焼成し焼結させることによつ
て製造される。 通常、添加成分は金属酸化物の形で添加される
が、焼成過程で酸化物になり得る化合物、例えば
炭酸塩、水酸化物、弗化物なども用いることがで
き、或いは単体元素の形で用いて焼成過程で酸化
物にすることもできる。 特に好ましい方法によれば、本発明の電圧非直
線抵抗磁器は、ZnO粉末に添加成分金属又はその
化合物の粉末を十分に混合し、焼成前に空気中で
500〜1000℃で数時間仮焼し、仮焼物を十分に粉
砕し、所定の形状に成形し、次いで空気中で1200
〜1400℃程度の温度で数時間焼成することにより
製造される。1200℃より低い焼成温度では焼結が
不十分で、特性が不安定である。また、1400℃よ
り高い温度では均質な焼結体を得ることが困難と
なり、非直線性が低下し、特性の制御などの再現
性に難点があり、実用に供する製品を得がたい。 ここで、本発明をさらに例示するために実施例
を示す。 実施例 ZnO粉末にPr6O11、CO3O4、Cs2CO2、Cr2O3並
びにMgO及び（又は）CaO粉末を後記の表に記
載の所定の原子％に相当する量で添加し、十分に
混合した後、500〜1000℃で数時間仮焼した。次
いで仮焼物を十分に粉砕し、金型を用いて直径17
mmの円板状に成形して1200〜1400℃で空気中で１
時間焼成して焼結磁器を得た。このようにして得
られた磁器を厚さ２mmの試料に研磨し、その両面
に電極を焼付けて素子を作り、その電気的特性を
測定した。 電気的特性としては、25℃において素子に１ｍ
Ａの電流を流したときの動作開始電圧V1ｍＡ、
25℃における非直線係数α、V1ｍＡの25℃と85
℃との間の変化率ΔV1／V1並びに0.9×V1ｍＡの
直流電圧における漏れ電流ILを求めた。非直線係
数αは、素子の電流Ｉの電圧Ｖに対する変化を次
式に近似したときに得られる。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 ここで、Ｃは、電流密度が１ｍＡ／cm2のときの
素子１mm当りの電圧である。 磁器の配合組成を種々変えたときの電気的特性
の測定結果を後記の表に示す。 表に示した配合組成は、配合された原料中の各
成分金属元素の原子数の総和に対する添加元素の
原子数の比から算出される原子％で示されてい
る。 表に示す試料No.１は、ZnOにPr、Co、Cs及び
Crのみを添加して製造された従来の磁器に相当
し、その漏れ電流ILは62μAである。本発明の目
的である漏れ電流が小さくて60μA未満の試料は、
表からNo.３〜８、11〜13、16〜18、21〜23、25〜
31、33〜39、42〜48、51〜57である。したがつ
て、Prは0.1〜５原子％、Coは0.5〜５原子％、Cs
は0.05〜0.5原子％、Crは0.05〜0.5原子％、Mgは
0.01〜２原子％、Caは0.01〜２原子％の範囲内で
添加する必要があることがわかる。特に、Mgと
Caを同時に添加すると、漏れ電流ILの減少は、
Mg、Caを単独で添加した場合に比べて著しいこ
とがわかる。 以上、表から明らかなように、副成分としての
Pr、Co、Cs、Cr系にMg、Caを添加することに
より漏れ電流ILが低減する。これは、ZnOにPr、
Co、Cs、Cr、Mg、Caが共存して初めて達成さ
れるものである。これらの成分を単独で添加する
と、電圧非直線性は極めて悪く、ほぼオーミツク
な特性しか得られない。 上述したように、本発明の電圧非直線抵抗磁器
は、動作開始電圧の温度に対する安定性を保持し
た上で、課電時の漏れ電流が低減され且つ非直線
特性も良好であり、したがつてバリスタとして極
めて有効に使用することができる。
は過電圧保護用素子として用いられる酸化亜鉛
（ZnO）を主成分とした電圧非直線抵抗磁器に関
する。 従来、電子機器、電気機器の過電圧保護を目的
として、それぞれ炭化珪素、セレン珪素又はZnO
を主成分としたバリスタが利用されている。中で
も、ZnOを主成分としたバリスタは、一般に制限
電圧が低く、電圧非直線係数が大きいなどの特徴
を有しているため、半導体素子のような過電流耐
量の小さいもので構成される機器の過電圧に対す
る保護に適しているので、炭化珪素よりなるバリ
スタなどに代つて広く利用されるようになつた。 また、ZnOを主成分とし、副成分としてプラセ
オジム（Pr）及びコバルト（Co）を元素又は化
合物の形で添加して焼成することにより製造され
る電圧非直線抵抗磁器が電圧非直線性に優れてい
ること、そして更にこのような抵抗磁器にセシウ
ム（Cs）及びクロム（Cr）を添加することによ
り動作開始電圧の周囲温度に対する安定性を向上
させ得ることが知られている。 しかし、このような電圧非直線抵抗磁器におい
ては、課電時の漏れ電流が比較的大きいという欠
点がある。したがつて、実用上は、これらの優れ
た電圧非直線性、周囲温度に対する特性の安定性
の他に、できるだけ課電時の漏れ電流が小さいこ
とが望まれるのである。 したがつて、本発明は、課電時の電流を更に低
減させ、しかも一層好適な特性を付与された電圧
非直線抵抗磁器を提供することを目的とする。 ここに、本発明者は、ZnOを主成分とし、副成
分としてPr、Co、Cs及びCrを添加してなる従来
技術の電圧非直線抵抗磁器に、更に副成分として
マグネシウム（Mg）及びカルシウム（Ca）の少
なくとも一方を添加することにより、動作開始電
圧の温度に対する安定性を保持した上で、漏れ電
流が更に低減され且つ非直線特性も良好な電圧非
直線抵抗磁器が得られることを見出し、本発明を
完成した。 しかして、本発明によれば、ZnOを主成分と
し、副成分としてPr、Co、Cs及びCrを含む電圧
非直線抵抗磁器において、更に副成分としてMg
及びCaの少なくとも一方を添加したことを特徴
とする電圧非直線抵抗磁器が提供される。 本発明の更に好ましい具体例によれば、ZnOを
主成分とし、副成分としてPr、Co、Cs及びCrの
他に、Mg及びCaの少なくとも一方を、Prが0.1
〜５原子％、Coが0.5〜５原子％、Csが0.05〜0.5
原子％、Crが0.05〜0.5原子％、Mgが0.01〜２原
子％、Caが0.01〜２原子％であるような量で含む
電圧非直線抵抗磁器が提供される。 ここで、原子％とは、所定の抵抗磁器を製造す
るために配合された原料組成物中の各成分金属元
素の原子数の総和に対する添加金属元素の原子数
の百分率を意味する。 本発明に従う電圧非直線抵抗磁器は、一般に
は、添加成分の金属又は化合物の混合物を酸素含
有雰囲気下に高温で焼成し焼結させることによつ
て製造される。 通常、添加成分は金属酸化物の形で添加される
が、焼成過程で酸化物になり得る化合物、例えば
炭酸塩、水酸化物、弗化物なども用いることがで
き、或いは単体元素の形で用いて焼成過程で酸化
物にすることもできる。 特に好ましい方法によれば、本発明の電圧非直
線抵抗磁器は、ZnO粉末に添加成分金属又はその
化合物の粉末を十分に混合し、焼成前に空気中で
500〜1000℃で数時間仮焼し、仮焼物を十分に粉
砕し、所定の形状に成形し、次いで空気中で1200
〜1400℃程度の温度で数時間焼成することにより
製造される。1200℃より低い焼成温度では焼結が
不十分で、特性が不安定である。また、1400℃よ
り高い温度では均質な焼結体を得ることが困難と
なり、非直線性が低下し、特性の制御などの再現
性に難点があり、実用に供する製品を得がたい。 ここで、本発明をさらに例示するために実施例
を示す。 実施例 ZnO粉末にPr6O11、CO3O4、Cs2CO2、Cr2O3並
びにMgO及び（又は）CaO粉末を後記の表に記
載の所定の原子％に相当する量で添加し、十分に
混合した後、500〜1000℃で数時間仮焼した。次
いで仮焼物を十分に粉砕し、金型を用いて直径17
mmの円板状に成形して1200〜1400℃で空気中で１
時間焼成して焼結磁器を得た。このようにして得
られた磁器を厚さ２mmの試料に研磨し、その両面
に電極を焼付けて素子を作り、その電気的特性を
測定した。 電気的特性としては、25℃において素子に１ｍ
Ａの電流を流したときの動作開始電圧V1ｍＡ、
25℃における非直線係数α、V1ｍＡの25℃と85
℃との間の変化率ΔV1／V1並びに0.9×V1ｍＡの
直流電圧における漏れ電流ILを求めた。非直線係
数αは、素子の電流Ｉの電圧Ｖに対する変化を次
式に近似したときに得られる。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 ここで、Ｃは、電流密度が１ｍＡ／cm2のときの
素子１mm当りの電圧である。 磁器の配合組成を種々変えたときの電気的特性
の測定結果を後記の表に示す。 表に示した配合組成は、配合された原料中の各
成分金属元素の原子数の総和に対する添加元素の
原子数の比から算出される原子％で示されてい
る。 表に示す試料No.１は、ZnOにPr、Co、Cs及び
Crのみを添加して製造された従来の磁器に相当
し、その漏れ電流ILは62μAである。本発明の目
的である漏れ電流が小さくて60μA未満の試料は、
表からNo.３〜８、11〜13、16〜18、21〜23、25〜
31、33〜39、42〜48、51〜57である。したがつ
て、Prは0.1〜５原子％、Coは0.5〜５原子％、Cs
は0.05〜0.5原子％、Crは0.05〜0.5原子％、Mgは
0.01〜２原子％、Caは0.01〜２原子％の範囲内で
添加する必要があることがわかる。特に、Mgと
Caを同時に添加すると、漏れ電流ILの減少は、
Mg、Caを単独で添加した場合に比べて著しいこ
とがわかる。 以上、表から明らかなように、副成分としての
Pr、Co、Cs、Cr系にMg、Caを添加することに
より漏れ電流ILが低減する。これは、ZnOにPr、
Co、Cs、Cr、Mg、Caが共存して初めて達成さ
れるものである。これらの成分を単独で添加する
と、電圧非直線性は極めて悪く、ほぼオーミツク
な特性しか得られない。 上述したように、本発明の電圧非直線抵抗磁器
は、動作開始電圧の温度に対する安定性を保持し
た上で、課電時の漏れ電流が低減され且つ非直線
特性も良好であり、したがつてバリスタとして極
めて有効に使用することができる。
【表】
Claims (1)
- １ 酸化亜鉛を主成分とし、これに副成分として
プラセオジム、コバルト、セシウム、クロムのほ
かにマグネシウムおよびカルシウムの少なくとも
一方を元素または化合物の形でそれぞれ元素に換
算してプラセオジムは0.1〜５原子％、コバルト
は0.5〜５原子％、セシウムは0.05〜0.5原子％、
クロムは0.05〜0.5原子％、マグネシウムは0.01〜
２原子％、カルシウムは0.01〜２原子％の範囲で
添加し焼成してなることを特徴とする電圧非直線
抵抗磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56116608A JPS5818902A (ja) | 1981-07-25 | 1981-07-25 | 電圧非直線抵抗磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56116608A JPS5818902A (ja) | 1981-07-25 | 1981-07-25 | 電圧非直線抵抗磁器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5818902A JPS5818902A (ja) | 1983-02-03 |
| JPS6330762B2 true JPS6330762B2 (ja) | 1988-06-21 |
Family
ID=14691374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56116608A Granted JPS5818902A (ja) | 1981-07-25 | 1981-07-25 | 電圧非直線抵抗磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5818902A (ja) |
-
1981
- 1981-07-25 JP JP56116608A patent/JPS5818902A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5818902A (ja) | 1983-02-03 |
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