TWI241995B - semiconductor ceramic and resistance element using the same - Google Patents
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Description
A7 B7 I24P-:. :…」」yy 五、發明説明（1 ) 發明背景 1. 發明領域 本發明係關於一種鈦酸鋇半導體陶瓷，更特定言之，本 發明係關於一種具有正電阻溫度係數之鈦酸鋇半導體陶 瓷，及以其製成之半導體陶瓷裝置。 2. 相關技藝描述 具有正電阻溫度特性（PTC特性）之鈦酸鋇半導體陶瓷（其 中，其於室溫下之電阻係數係低的，而在一特定溫度（居里 溫度（the curie temperature))以上，電阻則會快速上升）係廣 泛使用於溫度控制、電流控制、恆溫加熱等方面，於上述 應用中，係需要一種用於線路中之過流保護裝置，當受到 衝擊時，其必1須具有較低之電阻，且具有一高的耐受電壓。 與本發明相關之一項習知技術係揭示於日本未經實審專 利申請案公開號第8-217536號中，此習知技術係著眼於鈦 酸鋇半導體陶瓷中所含之鈉含量，且揭示鈦酸鋇半導體陶 瓷之電阻可藉由添加0.0005至0.02重量％至其中而調整。 因此，根據上述之習知技術，倘若一經烘烤的底材之電阻 因烘烤溫度之變化而改變，則最終之半導體陶瓷組合物之 電阻便可藉由添加0.0005至0.02重量％之鈉含量而予調整。 此外，上面所述之公開案中係揭示，耐受電壓可藉由添 加用量為0.03重量％或更多之鋼而下降。 該公開案中所描述之習知技術與半導體陶瓷中所含晶體 之粒徑無關。 然而，當著眼於該對較低電阻及較高耐受電壓之需求 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
裝 訂
1241995 ......
時，本發明之發明人發現到，倘僅藉由如上所描述的控制 鈉含量則無法總是獲得所欲之電阻及耐受電壓。 發明簡述 因此，本發明目的之一在於提供一種半導體陶瓷，其除 了具有一較低電阻及一較高耐受電壓之外，尚具有一正電 阻溫度係數。本發明另提供一種以上述之半導體陶瓷製成 之半導體陶瓷裝置。 本發明之半導體陶瓷係具有一正電阻溫度係數，且包含 鈦酸鋇作為主要組成份，以及含有鈉。為解決上面所描述 之問題，該半導體陶瓷之平均粒徑係自7至1 2 μιη，而鈉含 量係，以基重為基底，為70份每百萬份（以後稱為ppm)或 更少。 _ 此外，本發明可使用於一包含由上面所描述的半導體陶 瓷所構成之主體、及置於該主體上之電極所構成之半導體 陶瓷裝置中 圖示簡述 圖1係含有根據本發明之一項具體實施例的具有正電阻 溫度特性之熱變電阻器之剖面圖。 具體實施例之描述 圖1係含有根據本發明之一項具體實施例的具有正電阻 溫度特性之熱變電阻器1之剖面圖。 該具有正電阻溫度特性之熱變電阻器1係包含一主體2， 其係由具有正電阻溫度係數之半導體陶瓷所構成。該主體2 係例如碟片，其主要表面上係安置了電極3及4。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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A7 B7 124,价 五、發明説明（3 ) 於該具有正電阻溫度特性之熱變電阻器1中，該形成主 體2之半導體陶瓷係包含鈦酸鋇作為主要組成份，以及含 有以重量為基底、為70 ppm或更少之鈉，該半導體陶资之 平均粒徑係自7至12 /πη。此外，銦-鎵（In-Ga)電極係用以 作為電極3及4。 由於使用具有如上所述之平均粒徑及鈉含量之半導體陶 資：，該具有正電阻溫度特性之熱變電阻器1可製成其中電 阻溫度係數相當高、電阻相當低且耐受電壓相當高者。 自此往下，本發明將以實例更詳細描述之，以驗證上述 優點。 實例 為製備主要由鈦酸鋇構成之半導體陶瓷（其係用以作為一 具有正電阻溫度特性之熱變電阻器主體），含不同鈉不純物 含量之 BaC03、Ti02、PbO、SrC03、CaC〇3、Sm2〇3、MnC〇3 及Si〇2係事先準備且予濕式混合，以製得預定之組合物。 由此獲得之組合物係經脫水、乾燥並於丨，丨5(rc下烘烤，隨 後，添加黏合劑於各經烘烤之混合物中，並自彼等製備丸 狀物。 接著，將丸狀物進行單軸模塑，由此獲得之模製物件係 於1，3 50 C下、於^/Ν2還原氣氛中或n2中性氣氛中烘 烤，然後於1，150°C之溫度下氧化。 透過此等步驟，係獲得呈〇.5mm厚及直徑u〇mm之碟 片形式、由半導體陶瓷所構成之主體，彼等具有如表1中 所列之不同平均粒徑及不同鈉含量。該半導體陶瓷之平均 本紙張尺度適财國时鮮(CNS) Μ規格(21GX297公梦)-------------- 12419S5 : b?_ 丘、( 4 ) 粒徑係以/截面方法、使用所獲得主體表面之掃瞄電子顯 微照片而制量。此外，鈉含量係藉由一原子吸收方法而測 ° 另外，為測量如表1中所列的各樣本之電性，係在該主 體之兩支要表面形成銦-鎵（In-Ga)電極，然後測量室溫下之 電阻（p25)、耐受電壓及電阻溫度係數（c〇。電阻溫度係數（°0 係由下列方程式計算·· {][n(pi/p2)/(T2.T1)}xlOO(%/〇C ) 其中p 1係立溫下之電阻（p25)之1 0倍電阻，Τι係此時之 溫度，Ρ2係室溫下之電阻（Ρ25)之100倍電阻，Τ2係此時之 溫度。 室溫下之電阻、耐受電壓及電阻溫度係數係列於下面表1 中0 表1 樣本 粒徑 (μηι) 鈉含量 (ppm) 電阻 (Ω . cm) 耐受電壓 (V/mm) 電阻溫度 係數 (%/°C ) ※1 _ 5.9 6 3.7 87 9.7 2 7.0 7 3.2 82 9.6 3 9.0 6 2.0 67 10.2 4 1 1.4 10 1.4 52 10.6 ※5 13.2 11 1.1 42 11.3 6 9.2 35 2.2 69 10.4 ※7 5.5 42 4.4 100 9.6 ※8 6.4 46 4.0 90 10.0 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1241m
五、發明説明（5 裝 訂 線
认本 -------- 上‘ ·} ； 中，以※標記之樣本係超出本發明範圍以外者。 根據包含於本發明範圍内之樣本2至4、6、9至13、17 及1 8由於平均粒徑係自7至12 /xm，而鋼含量係以重量 為基底、為70 ppm或更少，因此可獲得一其中電阻為35 Ω cm更少、耐受電壓係5〇 V/mm或更多及室溫下之電阻溫 度係數係9%/°C或更多之具有正電阻溫度特性之熱變電阻 8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） A7 B7 I2419«5 # (nlou ^ ———補充丨 五、發明説明（6 ) 器。 相反地，當平均粒徑小於7 μιη時，電阻便會上升，另一 方面，當平均粒徑超過12 μιη時，耐受電壓便會下降。尤 其，如樣本1、7、8、15及20中所可見，當平均粒徑小於 7 /xm時’電阻係超過3 · 5 Ω . cm，相反地，如樣本5、14、 1 9及26中所可見，當平均粒徑超過i2 μιη時，耐受電壓係 小於 50 V/mm。 此外，當鈉含量係超過以重量為基底之70 ppm時，電阻 同樣地會上升，尤其，如樣本20至25中所可見，當鋼含 量係超過以重量為基底之70 ppm時，電阻係超過3.5 Ω cm。 如上所述，在由半導體陶瓷所構成之主體中，當平均粒 徑及鈉含量落在上面界定之範圍内時，應了解，係可獲得 為3·5 Ω· cm更少之電阻及為50 V/mm或更多之耐受電壓。 因此，如上所述，本發明之具有一正電阻溫度特性之半 導體陶瓷，係包含鈦酸鋇作為主要組成份，以及含有含量 為以重量為基底之70 ppm或更少的鈉，且該半導體陶瓷之 平均粒徑係自7至1 2 μιη。據此，對於一含由半導體陶瓷構 成之主體以及安置於其上之電極之半導體陶瓷裝置，應了 解，其係具有3.5 Ω· cm更少之電阻及為50 V/mm或更多之 耐受電壓，且同時達成一 9%/°C或更多之電阻溫度係數。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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Claims (1)
- A B c D1241髮礙H4718號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(93年9月) 六、申請專利範圍 1. 一種具有一正電阻溫度特性之半導體陶瓷，其包含： 鈦酸鋇作為主要組成份；以及 以重量為基底，含量為70 ppm或更少之鈉； 其中，該半導體陶瓷之平均粒徑係自7至1 2 /xm。 2. —種正溫度特性電阻元件，其包含： 根據申請專利範圍第1項之半導體陶瓷之主體；及 安置於該主體上之電極。 65299-930909 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Expiration of patent term of an invention patent |