WO1980000114A1 - Voltage non-linear resistive ceramics - Google Patents

Description

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明 細 書 発明の名称

電 E非直線抵抗磁器 技 術 分 野

この発明は、 酸化亜鉛を主成分と し、 これに副成分と して / 種あるいは数種の元素を、 元素の形または化合物の形で添加し、 焼成して ¾る過電王保護能力の優れた電 E非直線抵抗磁器に関 する。

. 冃 示 技 術 '

従来よ ]?、 酸化亜鉛を主成分とし、 これに副成分と して /種 ある は数種の元素を、 元素の形または化合物の形で添加し、 焼成して得られた磁器は、 電 ε非直線係数が大き くまた漏れ電 流も小さ くて半導体素子のよ うな過電流耐量の小さい電気機器 の過電 εに対する保護に適することから、 s i c よ 成るパ リス タ- ¾どに代って広く用いられるよ うになつた。

特に、 副成分として、 プラ セオジム、 コ バ ル ト 、 カ リ ウ ムお よびク ロ ムを元素または化合物の形で酸化亜鉛に添加し、 焼成 したものは、 大電流領域における電 E非直線性も優れ、 過電圧 保護用と して好適る特性を有することが確認されている。 しか しながら、 この種の磁器においても、 漏れ電流が比較的大きい ため、 高い定常電 Eでの使用が困難であ j？、 過電 E保護能力も 充分満足し得るものではなかった。

- 発明の開示

本発明は、 従来の酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗磁 器の漏れ電流をさらに低減することを目的と し、 副成分として プラセオジム、 コバル ト 、 カ リ ウ ムおよびク ロ ムのほかにマグ ネ シゥ ムおよびカルシウ ムの少 く とも一方を元素または化合 物の形で添加することを特徵とする。

従って、 本発明の電 E非直線抵抗磁器においては、 酸化亜鉛

(ZnO)を主成分とし、 これに副成分としてそれぞれ元素の量に 換算してひ ·2〜 ク原子 <¾のブラセ才ジム （Pr )、 ひ 〜 0原子 %のコパル ト （Co)、 ひ /〜ひ 原子 の力 リ ゥ ム （K)、 ひ S〜O.S 原子％でカ リ ウ ム （K)の添加量を超えない分量のク ロ ム （Cr)の ほかに 0.0 /〜 り原子％のマ グネシゥ ム （Mg)および Λ /〜

原子％のカルシ ウ ム （Ca)の少く とも一方が元.素または化合物 の形で添加し.焼成する。 なお、 各成分を化合物の形で添加する 場合、 それぞれ酸化物を利用するのが一般的である。 この場合、 焼成過程で酸化物に ¾るものであれば、 炭酸塩や弗化物を用い ' ることもできる。 また、 副成分を元素の形で添加し、 焼成過程 で酸化物にしてもよい。 焼成温度は、 添加物によ D最適値が変 るが、 / 。 C以下で焼結すると焼結体の密度が低下すると共 に電気的特性も劣化するので好ま しく く、 一方 り °C以上 で焼成すると電 £非直線性が低下し実用に供せ く ¾るので、 好適には 1 00〜 1, 00。 の温度範囲に選定される。 発明を実施するための最良の形態

本発明をよ ]?詳細に説述するため、 以下多数の実施例を挙げ て説明する。

まず、 ΖιιΟに ΡΓόΟ" , Co₃0₄ , K₂Co₅ ， Cr₂0₃ と必要に応じて MgO および CaOとをそれぞれ所定の量添加して十分に混合した後 ク 'OOOX^で数時間仮焼し、 さらに十分粉砕した後直径 / 、 厚さ J龍の円板に成形し、 /,·2り で〜 /,^ °Cで空気中で /時 間焼成した。 このよ うにして出来上った磁器を厚さ ·2 mmに研磨 し、 研磨した両面に電極を焼付けて電 -電流特性を測定した。 電気的特性としては、 / mA , / mA， A流した時の磁器の端 子間電 E Vi mA, ν_{1 [}}ιηΑ,ν_4(] Aを測定し、 それから α , Υ^ΑΖ ιηΑ を求め、 またひ？ X Vi mAの電王における漏れ電流 I_Lを求めた。

¾お、 なは電王非直線係数で I

の関係式から得られる

( ここで I ：電流、 V ： 印加電£、 C ：定数：）。 また、 V. mA は動作開始電 Eを示し、 V_4[JAZ_imAは大電流領域における電 E -電流特性の峻度を判断するもので、 一般に双方とも小さい方 が望ま しい。 さらに、 I_L は定常電 E時の消費電力を定めるも のであるから、 できるだけ少ないことが望まれる。

第 /表に示す試料^ /〜/ ¾ / ？は、 共通的に酸化亜鉛 ZnO に対し Pr ， C₀ ， Kおよび Cr と してそれぞれ ひ 原子％、 2. 0原子％、 0.2原子％および 0..f 原子％を添加したもので,あ J9、 試料/ ¾ /は CaOおよび MgO を全く添加し ¾い従来の磁器 を示し、 また試料/ ¾ ·2〜^ / は CaOのみを Ca としてひ （？ J" 〜^ 原子％の範囲で添加した磁器を示し、 そして試料^ / / Ψ

〜 / は M_gOのみを Mg と してひ ク 〜 原子％の範囲 で添加した磁器をそれぞれ示すものである。

第 '表から、 漏れ電流 I_L が試料- ^ のそれよ ]?小さ くなる のは、 すなわち、 漏れ電流 II が "A未満の磁器は、 CaO または MgO をそれぞれ単独で元素で換算してひ / 〜 り 原子 %添加した場合に得られることが判る。 表

OMPI

ん WIPO s

次いで、 CaOおよび MgO の双方をそれぞれ元素で換算して ク. J "〜 ^ 原子 <¾の範囲で変化させて添加した場合の試料

： i 0 〜 Ί Sの電気的特性を第《2表に示す。 第 ·2表から'、 漏 洩電流 I の減少は、 CaO または MgO を単独で添加した場合 に比べて著しいことが判る。 第 《2 表

O PI

ZSlOO/6 i/10d

さらに、 M_gOおよび CaOの双方をそれぞれ元素で換算して ひ /原子％添加すると共に、 他の副成分 Pr , C。 ， Kおよび K と Cr とを相互にそれぞれ変化させ.て添加した場合の試料 /

7 〜 ？ ？の電気的特性を第 J表に示す。 第 J表からも 、 漏 洩電流 II の低減が効果的に達成されることが確認される。 す なわち、 Pr ひ ·2〜 り原子％、 Co ひ 〜 i: 原子％、 K /〜

O PI

{ぉ WIPO 原子％ぉよび Cr ひク 〜ひ 原子％ (但し、 Kの添加量を 超え い）の範囲で、 M_g , Ca の添加によ 漏洩電流 I_L を

^ 0 Κ以下とすることができる。

第 j 表

OMPI

/ WIPO

¾お、 前記試料 ·2 〜 ヌノ と比較するため、 例えば副成分 として Pr ， Co のみを添加したものおよび P_r ， Coに Mg また は Ca を添加レた'試料 / 0 0〜M / 0 2を作成した。 これらの

.試料の電気的特性は、 第 表に示す通 である。 第^表から明 らかなよ うに、 M_g , Ca を添加しても、 K , Cr を添加し い 場合には、 漏洩電流 I を十分低減させることができないこと が確認された。

O PI / 0 第 表

前述したところから明らかるよ うに、 本発明によれば、 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、 コパル ト 、 カ リ ウ ム、 ク ロ ムのほ力 にマ グネ シ ウ ムおよ びカ ルシ ウ ム の少な く とも一方を元素に換算してプラ セオジムは ひ 《2 〜 0 原子％、 コバル トはひ 〜 原子 、 カ リ ウ ムはひ / 〜 原子％、 ク ロ ムは ひり 〜 原子％ (但し力 リ ウ ムの添加量 を超えない）、 マグネ シウ ムは ひ /〜 原子％およびカル シゥ ムはり. / 〜 原子％の範囲でそれぞれ添加することに よ 得られた磁器は、 従来の S i C バリ スタに比べて制限電 E および非直線係数の優れた ZnO磁器の漏洩電流をさらに低減 することができ、 しかも高い定常電 Eでの使用が可能と Ϊ) よ j)一層過電圧保護能力の増大を図ることができる。 産業上の利用可能性

以上のよ うに、 本発明に係る電 非直線抵抗磁器は、 高い定 常電圧での使用が可能とな 、 大電流領域における電 非直線

_/AT WIPO //

性に優れ、 しかも十分な過電 E保護能力を有することから、 例 えば避雷器用の抵抗体と して好適に応用することができる。

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WIPO

Claims

/ 2

請 求 の 範 囲

/· 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 、 カ リ ウ ム、 ク ロ ムのほ力 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ブラセオジムは 《2 〜 原子％、 コバル トは Λ 〜 原子 <¾、 カ リ ゥ ムは ひ / 〜 ひ 原子

- %、 ク ロ ムは ひ り 〜 ひ 原子％ (但しカ リ ウ ムの添加量 を超えない）、 マグネ シ ウ ムは . ク ズ 〜 2 0原子％、 カル シ ゥ ムは 0. 0 f 〜 L ク原子％の範囲で添加し、 焼成して成 ることを特徴とする電 EE非直線抵抗磁器。

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