JPH01143201A - 可変式ｐｔｃｒエレメント - Google Patents
可変式ｐｔｃｒエレメントInfo
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- JPH01143201A JPH01143201A JP29891887A JP29891887A JPH01143201A JP H01143201 A JPH01143201 A JP H01143201A JP 29891887 A JP29891887 A JP 29891887A JP 29891887 A JP29891887 A JP 29891887A JP H01143201 A JPH01143201 A JP H01143201A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/022—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances
- H01C7/023—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient mainly consisting of non-metallic substances containing oxides or oxidic compounds, e.g. ferrites
- H01C7/025—Perovskites, e.g. titanates
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は室温から １２０℃までのキュリー点を幅広く
コントロールすることができる可変式ＰＴＣＲのエレメ
ントに関するものである。
コントロールすることができる可変式ＰＴＣＲのエレメ
ントに関するものである。
チタン酸バリウム系の半導体磁器（ＰＴＣサーミスター
）は正温度係数、すなわち温度が上がると抵抗値が増加
する性質（ＰＴＣＲ特性）を有しその特徴を利用して限
流素子、定温発熱体、モーターの起動装置、カラーテレ
ビの自動消磁装置等各種の用途に使用されている。
）は正温度係数、すなわち温度が上がると抵抗値が増加
する性質（ＰＴＣＲ特性）を有しその特徴を利用して限
流素子、定温発熱体、モーターの起動装置、カラーテレ
ビの自動消磁装置等各種の用途に使用されている。
（従来の技術）
従来チタン酸バリウムの基本組成物にＬａ−、Ｃｅ１Ｙ
ＳＮｂ等の希土類元素、旧、Ｓｂ、 Ｎｂ等の１種以上
を添加することにより正の抵抗温度特性を有する改良さ
れた半導体セラミックスを得、感熱素子、電流制御素子
などに利用されている。またＢａＴｉ０ａのＢａの一部
をｐｂ等で置換することによって高温域におけるチタン
酸バリウム系半導体セラミックスとしての各種用途に供
されている。
ＳＮｂ等の希土類元素、旧、Ｓｂ、 Ｎｂ等の１種以上
を添加することにより正の抵抗温度特性を有する改良さ
れた半導体セラミックスを得、感熱素子、電流制御素子
などに利用されている。またＢａＴｉ０ａのＢａの一部
をｐｂ等で置換することによって高温域におけるチタン
酸バリウム系半導体セラミックスとしての各種用途に供
されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしこれらのセラミックスは、その抵抗変化が組成で
決定されるところのある一定の温度（キュリー点）での
み急激におこることから、感度の良いスイッチング素子
や定温発熱体としての用途が主であった。
決定されるところのある一定の温度（キュリー点）での
み急激におこることから、感度の良いスイッチング素子
や定温発熱体としての用途が主であった。
またＰＴＣＲ素子自体が前述のように定温発熱体として
用いられていたので、温度を自在に変えるような器具に
関してはその素子の数を増加させることで対応しなけれ
ばならず、各種の温度に対応しようとするならば、その
温度に対応するだけの素子を必要としていた。
用いられていたので、温度を自在に変えるような器具に
関してはその素子の数を増加させることで対応しなけれ
ばならず、各種の温度に対応しようとするならば、その
温度に対応するだけの素子を必要としていた。
またニクロム線などでは電源より電圧をコントロールす
ることにより、ある程度の発熱温度幅をもたすことがで
きるが、ＰＴＣＲ発熱体では電圧がどのように変わって
も発熱温度は変わらないという特長を持っているために
その用途もごく限られたものとなっていた。
ることにより、ある程度の発熱温度幅をもたすことがで
きるが、ＰＴＣＲ発熱体では電圧がどのように変わって
も発熱温度は変わらないという特長を持っているために
その用途もごく限られたものとなっていた。
（発明を解決するための手段）
そこで本発明は、素子自体が電圧を変えることにより発
熱温度が変わるようにし、また、その温度幅も素子を作
成する段階で（添加物、焼成温度など）決定できれば、
低温域での有効な可変発熱体ができることに着想したも
のである。
熱温度が変わるようにし、また、その温度幅も素子を作
成する段階で（添加物、焼成温度など）決定できれば、
低温域での有効な可変発熱体ができることに着想したも
のである。
即ち、従来のＰＴＣＲパターン（キュリー点まで抵抗変
化があまりなくキュリー点以上で１０〜１０７までの急
激な抵抗変化を示すパターン）よりもキュリー点以上で
の抵抗温度係数（立ち上がり曲線部の傾き）を小さくと
ることで、抵抗増加が、ある程度の温度幅をもってゆる
やかに行なわれているものを作成する。例えばＳｒ系に
おいては、キュリー点より２〜３００℃程度で抵抗増加
現象の終点が認められる。
化があまりなくキュリー点以上で１０〜１０７までの急
激な抵抗変化を示すパターン）よりもキュリー点以上で
の抵抗温度係数（立ち上がり曲線部の傾き）を小さくと
ることで、抵抗増加が、ある程度の温度幅をもってゆる
やかに行なわれているものを作成する。例えばＳｒ系に
おいては、キュリー点より２〜３００℃程度で抵抗増加
現象の終点が認められる。
また抵抗温度係数を小さくすることにより発熱温度幅を
大きくとることができるものである。
大きくとることができるものである。
かかる観点からこのＰＴＣＲの抵抗温度係数を小さくす
る具体的手段としては １．１次粒子をサブミクロン以下の粒径例えば０．２〜
０．５μｍという粒径をもつ、蓚酸塩粉末を原料粉とし
て用いる。
る具体的手段としては １．１次粒子をサブミクロン以下の粒径例えば０．２〜
０．５μｍという粒径をもつ、蓚酸塩粉末を原料粉とし
て用いる。
２、焼成条件（温度、Ｉｌｅａｔｉｎｇ Ｃ４ｒｃｌｅ
）を変えて焼結させる。
）を変えて焼結させる。
３、 ５ｉＯｚ 、ＢＮＳＴｉＯｚなどの焼結助剤を添
加する。
加する。
４、本焼成温度は１１００〜１２５０℃で焼成を行なう
。
。
ものである。
そこで本発明における蓚酸塩分解法により作成した素子
（Ｂａ ６．、ＩＨＳｂ ０．６ＨＳｒ６．３） Ｔｉ
０３と従来の酸化物混合系で作成した素子（同一組成）
のＰＴＣＲ特性と発熱特性との関係を参考図ｔａ＋、（
ｂｌに基づき説明する。
（Ｂａ ６．、ＩＨＳｂ ０．６ＨＳｒ６．３） Ｔｉ
０３と従来の酸化物混合系で作成した素子（同一組成）
のＰＴＣＲ特性と発熱特性との関係を参考図ｔａ＋、（
ｂｌに基づき説明する。
参考図からも判るように従来品のパターン（ａ）（ｂｌ
−１ではキュリー点（Ｔｃ）以上で急激に比抵抗が増加
するために電流が流れなくなる。また（ｂｌ−１に示す
ように電圧をいくら変えても一定の温度でしか発熱しな
くなる。ところが本発明素子のものはｆａｔ−２，３に
示すように、立ち上がりからある温度幅を持ってなだら
かに抵抗増加していく特性を持ち、このものは（ｂｌ−
２，３に示すように電圧を変えることによりその発熱温
度も変わっていくことが判る。
−１ではキュリー点（Ｔｃ）以上で急激に比抵抗が増加
するために電流が流れなくなる。また（ｂｌ−１に示す
ように電圧をいくら変えても一定の温度でしか発熱しな
くなる。ところが本発明素子のものはｆａｔ−２，３に
示すように、立ち上がりからある温度幅を持ってなだら
かに抵抗増加していく特性を持ち、このものは（ｂｌ−
２，３に示すように電圧を変えることによりその発熱温
度も変わっていくことが判る。
また、２（焼成温度１２００℃）と３（同温度１２５０
”Ｃ）を比べてみると、２のように抵抗温度係数が大き
いものなどその発熱温度幅は小さく（（ｂ）−２参照、
この型で５０〜１２０’Ｃの範囲で発熱する。ただし電
圧は２０〜１００ Ｖと変えている。）なる。また３の
ように抵抗温度係数が小さいものほどその発熱温度幅は
太きく（（ｂ）−３参照、この型で １２０〜２３０℃
の範囲で発熱する。）なることが判る。
”Ｃ）を比べてみると、２のように抵抗温度係数が大き
いものなどその発熱温度幅は小さく（（ｂ）−２参照、
この型で５０〜１２０’Ｃの範囲で発熱する。ただし電
圧は２０〜１００ Ｖと変えている。）なる。また３の
ように抵抗温度係数が小さいものほどその発熱温度幅は
太きく（（ｂ）−３参照、この型で １２０〜２３０℃
の範囲で発熱する。）なることが判る。
以下本発明を詳述する。
本発明は前述の如くサブミクロン以下の特定粒径を持つ
基材としての蓚酸チタン酸バリウム、蓚酸チタン酸スト
ロンチウムに酸化チタン、酸化アンチモンを基本組成と
して（Ｂａ１−ｘ−ｙ ５ｂｙＳｒｘ ） Ｔｔｏ ３
Ｘ≦０．３５、ｙ ＝ ０．００１〜０．１からなる
もので、Ｘが０．３５以上では室温以上でのコントロー
ルが不可能となり、ｙが０．００１以下では半導体化で
きず０．１％以上では絶縁体となるので好ましくない。
基材としての蓚酸チタン酸バリウム、蓚酸チタン酸スト
ロンチウムに酸化チタン、酸化アンチモンを基本組成と
して（Ｂａ１−ｘ−ｙ ５ｂｙＳｒｘ ） Ｔｔｏ ３
Ｘ≦０．３５、ｙ ＝ ０．００１〜０．１からなる
もので、Ｘが０．３５以上では室温以上でのコントロー
ルが不可能となり、ｙが０．００１以下では半導体化で
きず０．１％以上では絶縁体となるので好ましくない。
また、混合粉砕後の焼成温度は従来の乾式法あるいは他
の湿式法に比べ５０〜１００℃低い１１００〜１２５０
℃で十分である。また、必要により焼結助剤として、組
成物に対し５ｉＯｚ ０．０１〜２．０以下％、ＢＮ
Ｏ，０１〜４．０以下％、Ｔｉ０２０．０１〜０．６以
下％を添加することで焼結促進と、得られるＰＴＣＲの
実用化特性向上に寄与する。
の湿式法に比べ５０〜１００℃低い１１００〜１２５０
℃で十分である。また、必要により焼結助剤として、組
成物に対し５ｉＯｚ ０．０１〜２．０以下％、ＢＮ
Ｏ，０１〜４．０以下％、Ｔｉ０２０．０１〜０．６以
下％を添加することで焼結促進と、得られるＰＴＣＲの
実用化特性向上に寄与する。
なお添加する焼結助剤の粒径は０．０１μｍ〜数μｍ程
度のものが採用され、これら助剤の効果と相まってＰＴ
ＣＲエレメントの相対密度は８０〜９０％とある程度の
多孔性を有し好適なものとなる。
度のものが採用され、これら助剤の効果と相まってＰＴ
ＣＲエレメントの相対密度は８０〜９０％とある程度の
多孔性を有し好適なものとなる。
このように本発明は、サブミクロン以下の主原料粉体と
焼結助剤を使用するため、本焼成温度は１１００〜１２
５０℃程度である。該温度以上の焼成も可能であるか焼
結が進みすぎ緻密化により相対密度が上がりすぎるため
に素子の室温抵抗は低いものの温度上昇に対する抵抗変
化の殆ど少ないものか得られる。また、該温度以下の焼
成では焼結が不十分で相対密度が低くなり、焼結助剤の
効果で例え焼結したとしても室温抵抗がかなり高いもの
となり、実用的ではなくなる。
焼結助剤を使用するため、本焼成温度は１１００〜１２
５０℃程度である。該温度以上の焼成も可能であるか焼
結が進みすぎ緻密化により相対密度が上がりすぎるため
に素子の室温抵抗は低いものの温度上昇に対する抵抗変
化の殆ど少ないものか得られる。また、該温度以下の焼
成では焼結が不十分で相対密度が低くなり、焼結助剤の
効果で例え焼結したとしても室温抵抗がかなり高いもの
となり、実用的ではなくなる。
なお、添加する焼結助剤は実用化特性を改善する意味も
含めてＳｉＯ、ＢＮ、 ＴｉＯ２などを使用するが５
ｉＯｚは通電試験などの実用化特性を向上し、Ｔｉ０ｚ
はキュリー点を少し低くする傾向があるものの、キュリ
ー点付近での立ち上がり特性をブロードなものとする。
含めてＳｉＯ、ＢＮ、 ＴｉＯ２などを使用するが５
ｉＯｚは通電試験などの実用化特性を向上し、Ｔｉ０ｚ
はキュリー点を少し低くする傾向があるものの、キュリ
ー点付近での立ち上がり特性をブロードなものとする。
またＢＮを添加することにより抵抗温度係数は小さくな
り、ＰＴＣＲエレメント自体の発熱温度域が広くなる。
り、ＰＴＣＲエレメント自体の発熱温度域が広くなる。
これらの添加物の相乗効果から、より立ち上がりがブロ
ードで抵抗温度係数（傾き）の小さいものが得られ、可
変式ＰＴＣＲエレメントにとって良性性なものである。
ードで抵抗温度係数（傾き）の小さいものが得られ、可
変式ＰＴＣＲエレメントにとって良性性なものである。
以下、本発明を実施例により説明するが、これらによっ
て限定されるものではない。
て限定されるものではない。
実施例１
蓚酸塩法により製造した純度９９．９％、平均粒径０．
２〜０．５ ｐｍを有する主原料ＢａＴｉ０ （Ｃ２０
＜ ） ｚ ・４）＋２０．５ｒＴｉＯ（Ｃ２０４）
２ ・４Ｈ２０に、Ｓｂｚ ０３を半導体化材とし
て用い基本組成（Ｂａ ｏ、ｓｅｓ Ｓｂ Ｏ，ＯＱ２
Ｓｒ Ｑ、３ ） ＴｉＯ３となるように配合し
ＴｉＯｚを０．０２原子％添加しボールミルを用いて完
全に混合粉砕したのち、８顛φ×２ｆｉの円板状に成形
圧約７００ｋｇ／−で成形した。
２〜０．５ ｐｍを有する主原料ＢａＴｉ０ （Ｃ２０
＜ ） ｚ ・４）＋２０．５ｒＴｉＯ（Ｃ２０４）
２ ・４Ｈ２０に、Ｓｂｚ ０３を半導体化材とし
て用い基本組成（Ｂａ ｏ、ｓｅｓ Ｓｂ Ｏ，ＯＱ２
Ｓｒ Ｑ、３ ） ＴｉＯ３となるように配合し
ＴｉＯｚを０．０２原子％添加しボールミルを用いて完
全に混合粉砕したのち、８顛φ×２ｆｉの円板状に成形
圧約７００ｋｇ／−で成形した。
焼成は仮焼成として８００℃で３時間ついで本焼成を１
２００℃〜１３５０℃で行い常法に従い（成形体にオー
ミック性電極ペーストを塗布し５００℃で焼付け）ＰＴ
ＣＲ素子を作成した。
２００℃〜１３５０℃で行い常法に従い（成形体にオー
ミック性電極ペーストを塗布し５００℃で焼付け）ＰＴ
ＣＲ素子を作成した。
得られた素子の焼成温度とＰＴＣＲ特性との関係を第１
表およびｆｆ１１図に示す。
表およびｆｆ１１図に示す。
である。正式には、次式で表わされる。
Ｔ２ −Ｔｔ
第１図から判るように１３００°Ｃ以上で焼結させると
室温抵抗は低いもののＰＴＣＲ特性は出ない、一方１２
００℃、１２５０°Ｃで焼成したものについては温度に
おける比抵抗値が４〜６桁と大きな変化を示しており、
抵抗温度係数も５．５〜６．７（％／℃）と電圧変化に
よる温度コントロールが可能である３〜８ （％／’Ｃ
）の範囲内にあり、これが３以下ではコントロールが悪
くなる。
室温抵抗は低いもののＰＴＣＲ特性は出ない、一方１２
００℃、１２５０°Ｃで焼成したものについては温度に
おける比抵抗値が４〜６桁と大きな変化を示しており、
抵抗温度係数も５．５〜６．７（％／℃）と電圧変化に
よる温度コントロールが可能である３〜８ （％／’Ｃ
）の範囲内にあり、これが３以下ではコントロールが悪
くなる。
なお、この素子自体に一定電圧を印加したときの諸物性
を第２表に示す。
を第２表に示す。
第２表
また１２００℃および１２５０ ’Ｃの焼結素子につい
て電圧と発熱温度との関係を第２図に示した。
て電圧と発熱温度との関係を第２図に示した。
以上のことからＰＴＣＲ特性の立ち上がり特性をなだら
かにし、抵抗温度係数を小さくすることで発熱温度が自
在に変化する可変式ＰＴＣＲエレメントを作成すること
ができる。
かにし、抵抗温度係数を小さくすることで発熱温度が自
在に変化する可変式ＰＴＣＲエレメントを作成すること
ができる。
実施例２
実施例１と同一の基本組成に焼結助剤として、Ｔｉ０ｚ
（０，４原子％）、 ５ｉＯｚ （０，６原子％
）、およびＢＮ （０，６原子％）を夫々添加し同様に
焼成温度１２００℃で焼成し得られた素子のＰＴＣＲ特
性を調べた。その結果を第３図に示す。
（０，４原子％）、 ５ｉＯｚ （０，６原子％
）、およびＢＮ （０，６原子％）を夫々添加し同様に
焼成温度１２００℃で焼成し得られた素子のＰＴＣＲ特
性を調べた。その結果を第３図に示す。
第３図からも判るように、各助剤の添加で夫々の特性値
のブロードな変化が認められる。
のブロードな変化が認められる。
（発明の効果）
以上本発明の蓚酸塩使用により製造されるＰＴＣＲ素子
は、その抵抗温度係数（ｆｉＪき）を自在に変えること
ができるため発熱温度幅を自由にコントロールでき、電
圧を変えることで発熱温度も変化する事故制御型発熱体
の製造が可能となるものである。
は、その抵抗温度係数（ｆｉＪき）を自在に変えること
ができるため発熱温度幅を自由にコントロールでき、電
圧を変えることで発熱温度も変化する事故制御型発熱体
の製造が可能となるものである。
第１図および第３図は実施例１および実施例２における
ＰＴＣＲ特性、第２図は実施例１の電圧と発熱温度特性
を示すグラフである。 また参考図は、従来法の酸化物混合系と本発明の蓚酸塩
使用のＰＴＣＲ特性および電圧と発熱温度特性を示すグ
ラフである。 第１図 Ｔｅｍｐ（℃） 電圧（Ｖ） 第３図 手続補正書 昭和６３年２月７０日
ＰＴＣＲ特性、第２図は実施例１の電圧と発熱温度特性
を示すグラフである。 また参考図は、従来法の酸化物混合系と本発明の蓚酸塩
使用のＰＴＣＲ特性および電圧と発熱温度特性を示すグ
ラフである。 第１図 Ｔｅｍｐ（℃） 電圧（Ｖ） 第３図 手続補正書 昭和６３年２月７０日
Claims (2)
- （１）主原料としての１次粒子がサブミクロン以下であ
る蓚酸チタン酸バリウム、蓚酸チタン酸ストロンチウム
に酸化チタン、酸化アンチモンを基本組成が（Ｂａ＿１
＿−＿ｘ＿−＿ｙＳｂ＿ｙＳｒ＿ｘ）ＴｉＯ＿３（ｘ≦
０．３５ｙ＝０．００１〜０．１）となるよう混合粉砕
仮焼成したのち、本焼成することを特徴とする可変式Ｐ
ＴＣＲエレメント。 - （２）助剤としてＳｉＯ＿２、ＢＮ、ＴｉＯ＿２の少な
くとも１種以上を添加することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の可変式ＰＴＣＲエレメント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29891887A JPH01143201A (ja) | 1987-11-28 | 1987-11-28 | 可変式ｐｔｃｒエレメント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29891887A JPH01143201A (ja) | 1987-11-28 | 1987-11-28 | 可変式ｐｔｃｒエレメント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01143201A true JPH01143201A (ja) | 1989-06-05 |
Family
ID=17865863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29891887A Pending JPH01143201A (ja) | 1987-11-28 | 1987-11-28 | 可変式ｐｔｃｒエレメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01143201A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04264702A (ja) * | 1991-02-19 | 1992-09-21 | Sekisui Plastics Co Ltd | チタン酸バリウム系磁器半導体の製造方法 |
| DE19818375A1 (de) * | 1998-04-24 | 1999-11-04 | Dornier Gmbh | PTCR-Widerstand |
| WO2012155900A3 (de) * | 2011-05-18 | 2013-01-10 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur herstellung eines halbleiterkeramikmaterials, halbleiterkeramikmaterial und ein halbleiter-bauelement |
-
1987
- 1987-11-28 JP JP29891887A patent/JPH01143201A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04264702A (ja) * | 1991-02-19 | 1992-09-21 | Sekisui Plastics Co Ltd | チタン酸バリウム系磁器半導体の製造方法 |
| DE19818375A1 (de) * | 1998-04-24 | 1999-11-04 | Dornier Gmbh | PTCR-Widerstand |
| US6144286A (en) * | 1998-04-24 | 2000-11-07 | Dornier Gmbh | PTCR-resistor |
| WO2012155900A3 (de) * | 2011-05-18 | 2013-01-10 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur herstellung eines halbleiterkeramikmaterials, halbleiterkeramikmaterial und ein halbleiter-bauelement |
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