JPH01235201A - Oxide semiconductor for thermistor - Google Patents

Oxide semiconductor for thermistor

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JPH01235201A
JPH01235201A JP63061045A JP6104588A JPH01235201A JP H01235201 A JPH01235201 A JP H01235201A JP 63061045 A JP63061045 A JP 63061045A JP 6104588 A JP6104588 A JP 6104588A JP H01235201 A JPH01235201 A JP H01235201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermistor
oxide semiconductor
constant
atom
oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP63061045A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuoki Hata
畑 拓興
Kaori Okamoto
岡本 香織
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高応答性の温度センサとして利用できるとこ
ろの負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導
体に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an oxide semiconductor for a thermistor having a negative temperature coefficient of resistance and which can be used as a highly responsive temperature sensor.

従来の技術 従来、汎用ディスク型サーミスタとしては、Mn−Co
−Ni−Cu酸化物系サーミスタ材料であって、しかも
その結晶構造がスピネル構造をとるものが主に用いられ
てきた。サーミスタ材料の電気的特性としては、一般的
に、比抵抗及びサーミスタ定数Bで示される。サーミス
タ定数(以下B定数と記す)は抵抗の温度勾配を表すも
ので。
Conventional technology Conventionally, Mn-Co has been used as a general-purpose disk type thermistor.
-Ni-Cu oxide-based thermistor materials whose crystal structure is a spinel structure have been mainly used. The electrical characteristics of a thermistor material are generally expressed as specific resistance and thermistor constant B. The thermistor constant (hereinafter referred to as B constant) represents the temperature gradient of resistance.

具体的にはサーミスタ材料のバンドギャップに相当する
活性化エネルギーにより決定される。従って、B定数が
大きい程、温度に対する抵抗値変化が大きく、即ち応答
性が良くなる(、tた。比抵抗とB定数には第1図に示
すように相関性があり。
Specifically, it is determined by the activation energy corresponding to the band gap of the thermistor material. Therefore, the larger the B constant, the greater the change in resistance value with respect to temperature, that is, the better the responsiveness.There is a correlation between the specific resistance and the B constant as shown in FIG.

現在の汎用サーミスタ材料は図中1で囲んだ領域、つま
り比抵抗が数10〜数100kg・眞、B定  。
Current general-purpose thermistor materials have a specific resistance in the area surrounded by 1 in the figure, that is, a B constant of several tens to several hundreds of kg.

数2600〜5000にのものが用いられている。Numbers of 2,600 to 5,000 are used.

また、酸化コバルトとリチウムを組合わせた酸化物半導
体としては、一般的に酸化物半導体材料の導電機構の1
つとして説明される原子価制御理論の実例で、古(71
!RWKYらにより取り上げられている。
In addition, as an oxide semiconductor that combines cobalt oxide and lithium, it is generally known that one of the conductive mechanisms of oxide semiconductor materials is
This is an example of the valence control theory explained as one of the ancient (71
! This is taken up by RWKY et al.

(Philips  Re5eroh  Report
  5173しかしながら、vxawxyらの検討はあ
くまでも研究的な段階で終っており、サーミスタとして
の用途開発以前のものであって、サーミスタ材料として
の検討は二本によって記載されたもの((株)日立製作
所、中央研究所創立二十周年記念論文集、P30〜45
.昭和37年)があるだけである。二本の検討結果によ
れば、比抵抗及びB定数とも低く、サーミスタとして適
するものではなく、これに準するものと記載されている
(Philips Re5eroh Report
5173 However, the study by vxawxy et al. was only at the research stage and was before the development of its use as a thermistor, and the study as a thermistor material was described by two authors (Hitachi, Ltd., Collected papers commemorating the 20th anniversary of the founding of the Central Research Institute, pages 30-45
.. There is only one (1963). According to the results of the two studies, both the resistivity and the B constant are low, and it is not suitable as a thermistor, but is described as similar to this.

発明が解決しようとする課題 従来より、自動車の水温計用あるいはアイロンの温度セ
ンサ用等として、応答性を良くすることを目的にした、
比抵抗が低(、B定数の高いサーミスタ材料が要望され
てきたが、上記第1図の汎用サーミスタ材料ではこの要
望を満足することができなかった。
Problems to be Solved by the Invention Conventionally, there have been devices designed to improve responsiveness for use in automobile water temperature gauges, iron temperature sensors, etc.
There has been a demand for a thermistor material with low resistivity (and high B constant), but the general-purpose thermistor material shown in FIG. 1 above could not satisfy this demand.

本発明は、この要望を満足できるサーミスタ材料、すな
わちサーミスタ用酸化物半導体を提供することを目的と
するものである。
An object of the present invention is to provide a thermistor material that can satisfy this demand, that is, an oxide semiconductor for thermistor.

課題を解決するための手段 本発明は上記要望を達成するために、前述のCo−Li
系酸化物半導体を見直し、改良を加えることによって解
決できたものである。本発明のサーミスタ用酸化物半導
体は、金属酸化物の焼結混合体よりなり、その金属元素
としてコバルト(Go)To、O〜98.0原子%、銅
(Cu)0.5〜4.0原子%、リチウA (Li) 
1.0〜20.0原子%及びハーフニウム(If)o、
es〜5.0原子%の4種を合計100原子%含有して
なるものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned needs, the present invention aims to solve the above-mentioned Co-Li
This problem was solved by reviewing the oxide semiconductor and making improvements. The oxide semiconductor for a thermistor of the present invention is made of a sintered mixture of metal oxides, and its metal elements include cobalt (Go)To, O~98.0 at%, and copper (Cu)0.5~4.0 at%. Atomic %, Lithium A (Li)
1.0 to 20.0 atomic % and halfnium (If) o,
It contains a total of 100 atom % of four types of es to 5.0 atom %.

作用 この構成により、第1図の実線で囲まれた領域2の比抵
抗が低く、B定数の高いサーミスタ用酸化物半導体を得
ることができることとなる。ここで、この半導体は酸化
コバルト(Coo)  が基本組成であって、四酸化二
コバルト (Cos o4’)が生成される場合には、
ホッピング伝導の寄与により、高B定数を達成すること
ができない。
Effect: With this configuration, it is possible to obtain an oxide semiconductor for a thermistor having a low resistivity in the region 2 surrounded by the solid line in FIG. 1 and a high B constant. Here, the basic composition of this semiconductor is cobalt oxide (Coo), and when dicobalt tetroxide (Cos o4') is produced,
Due to the contribution of hopping conduction, a high B constant cannot be achieved.

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。Example Examples of the present invention will be described below.

市販の原料である酸化コバルト、酸化鋼、酸化リチウム
及び酸化ハーフニウムを後述する表に示すようにそれぞ
れの原子%の組成になるように配合した。ここで、サー
ミスタ製造工程を例示すると、これらの配合組成物をボ
ールミルで湿式混合し、そのスラリーを乾燥後800℃
の温度で仮焼し、その仮焼物を再びボールミルで湿式粉
砕混合を行った。こうして得られたスラリーを乾燥し、
ポリビニルアルコールをバインダーとして添加混合し、
所要量採って円板状に加圧成形し成形品を多数作り、こ
れらを窒素ガスフロー中12oO℃〜1300℃で2時
間焼成した。こうして得られた円板状焼結体の両面にム
gを主成分とする電極を設けた。これらの試料について
26℃及び60℃での抵抗値(それぞれの”25及びR
5゜)を測定し、26℃での比抵抗p25を下記(1)
式より、またB定数を(2り式より算出した。
Commercially available raw materials, such as cobalt oxide, steel oxide, lithium oxide, and halfnium oxide, were blended to have the respective atomic % compositions as shown in the table below. Here, to illustrate the thermistor manufacturing process, these blended compositions are wet mixed in a ball mill, and the slurry is dried and then heated at 800°C.
The calcined product was wet-pulverized and mixed again in a ball mill. The slurry thus obtained is dried,
Add and mix polyvinyl alcohol as a binder,
A required amount was taken and pressure-molded into a disc shape to produce a large number of molded products, which were then fired at 1200°C to 1300°C for 2 hours in a nitrogen gas flow. Electrodes containing mug as a main component were provided on both sides of the disc-shaped sintered body thus obtained. Resistance values at 26°C and 60°C for these samples (respectively “25 and R
5°) and the specific resistance p25 at 26°C as shown below (1).
The B constant was calculated from the formula (2).

(1=電極面積、+1=電極間距離) これらの結果を下表にまとめて示す。(1 = electrode area, +1 = distance between electrodes) These results are summarized in the table below.

本日は比較用試料 上述したように、第1図中実線で囲んだ領域2が本発明
の目的とする低比抵抗、高B定数の領域である。この領
域は、センサとして高応答性を達成するために機器側か
ら要望された電気特性をサーミスタ材料の特性(比抵抗
及びB定数)として置き換えたものである。
Today's Comparative Sample As mentioned above, the region 2 surrounded by the solid line in FIG. 1 is the region of low resistivity and high B constant that is the object of the present invention. In this region, the electrical characteristics requested by the device in order to achieve high responsiveness as a sensor are replaced by the characteristics (specific resistance and B constant) of the thermistor material.

前表において、試料番号1.5,6,9,10゜15.
18は、この実線で囲んだ領域2に含まれない。つまり
機器メーカの要望を満足しないという点から、本発明の
範囲外とした。
In the previous table, sample numbers 1.5, 6, 9, 10°15.
18 is not included in region 2 surrounded by this solid line. In other words, it is outside the scope of the present invention because it does not satisfy the demands of equipment manufacturers.

今回の試料は、乾式成形後焼成したものを用いたが、ビ
ードタイプの素子でもよく、素子製造方法に何ら拘束さ
れるものではない。
Although the sample used this time was one that was dry formed and then fired, a bead type element may also be used, and there are no restrictions on the element manufacturing method.

発明の効果 以上のように本発明によれば、低比抵抗、高B定数を有
する負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導
体を提供するものであるが、センサとして温度に対して
高応答性が図れること、またこれにより節電できること
になる。また、従来にはない低比抵抗、高B定数のサー
ミスタ材料であることから、センサとして全く新しい用
途が展開されることが期待できるものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides an oxide semiconductor for a thermistor that has a low specific resistance, a high B constant, and a negative temperature coefficient of resistance. This will improve performance and save power. Furthermore, since it is a thermistor material with unprecedented low resistivity and high B constant, it can be expected to be used in completely new applications as a sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は負の抵抗温度係数を持つサーミスタ材料の特性
相関図を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a characteristic correlation diagram of a thermistor material having a negative temperature coefficient of resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 金属酸化物の焼結混合体からなり、その構成金属元素と
して、コバルト71.0〜98.0原子%、銅0.6〜
4.0原子%、リチウム1.0〜20.0原子%及びハ
ーフニウム0.5〜5.0原子%の4種を合計100原
子%含有することを特徴とするサーミスタ用酸化物半導
体。
Consisting of a sintered mixture of metal oxides, its constituent metal elements include 71.0 to 98.0 at% cobalt and 0.6 to 98.0 at% copper.
An oxide semiconductor for a thermistor, comprising a total of 100 atom % of four types: 4.0 atom %, lithium 1.0 to 20.0 atom %, and halfnium 0.5 to 5.0 atom %.
JP63061045A 1988-03-15 1988-03-15 Oxide semiconductor for thermistor Pending JPH01235201A (en)

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