JPH01253902A - チタン酸バリウム系半導体磁器 - Google Patents
チタン酸バリウム系半導体磁器Info
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- JPH01253902A JPH01253902A JP8161488A JP8161488A JPH01253902A JP H01253902 A JPH01253902 A JP H01253902A JP 8161488 A JP8161488 A JP 8161488A JP 8161488 A JP8161488 A JP 8161488A JP H01253902 A JPH01253902 A JP H01253902A
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- Japan
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- added
- resistance
- withstand voltage
- porcelain
- barium titanate
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- Pending
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-
- 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）
この発明は、顕著な正の抵抗温度係数をもち。
耐電圧の大きなしかも信頼性の高いチタン酸バリウム系
半導体磁器に関するものである。
半導体磁器に関するものである。
（従来の技術）
従来より、チタン酸バリウムのＢａの一部を３価の元素
で！換するか、Ｔ１の一部を５価の元素で置換したもの
を、空気中で１３００℃前後で焼成することによって、
比抵抗が１０＆Ωｃｍ以下の半導体磁器が得られること
が知られている。この半導体化剤を添加して得られるチ
タン酸バリウム系半導体磁器は、正の抵抗温度特性をも
ち、Ｍｎの添加によってさらに大きな抵抗変化率を示す
とされている。この特性を利用し、チタン酸バリウム系
半導体磁器が温度制御や電流制限用など各種スイッチン
グ素子や定温度発熱体に応用されるに従い、著しい正の
抵抗温度係数をもち、耐電圧の大きなしかも信頼性の高
い半導体磁器の需要が高まってきている。
で！換するか、Ｔ１の一部を５価の元素で置換したもの
を、空気中で１３００℃前後で焼成することによって、
比抵抗が１０＆Ωｃｍ以下の半導体磁器が得られること
が知られている。この半導体化剤を添加して得られるチ
タン酸バリウム系半導体磁器は、正の抵抗温度特性をも
ち、Ｍｎの添加によってさらに大きな抵抗変化率を示す
とされている。この特性を利用し、チタン酸バリウム系
半導体磁器が温度制御や電流制限用など各種スイッチン
グ素子や定温度発熱体に応用されるに従い、著しい正の
抵抗温度係数をもち、耐電圧の大きなしかも信頼性の高
い半導体磁器の需要が高まってきている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来のチタン酸バリウム系半導体磁器の
組成では半導体化剤の許容添加蓋の範囲が侠いため微量
添加に起因する比抵抗のバラツキが見られ、安定した比
抵抗と有する半導体磁器と工業的に生産することが困難
で！）つた、すなわち、チタン酸バリウムを半導体化さ
せるためには、イツトリウム等の半導体化剤の添加が必
要であるが、比抵抗を低く抑えるためその添加量をある
範囲内に調整する必要があり、実用上使用可能な比抵抗
を得るには、その添加蓋がかなり快い範囲に限定される
０例えばイツトリウムの場合、添加量が０゜３モル％ま
では、その増加と共に比抵抗は減少するが、０．３モル
％を越えると比抵抗は再び高くなり、０．６モル％以上
では急激に絶縁体に近づく、従って、実用上可能な比抵
抗を得るためには、イツトリウムの添加量を０．１〜０
．６モル％とする必要があった。このため半導体化剤の
添加蓋が多い程正の抵抗温度係数及び耐電圧は向上する
とされていながらも、インドリウムの場合第３図に示す
ように０．６モル％以上の添加では比抵抗が高くなり実
用化は困難であった。
組成では半導体化剤の許容添加蓋の範囲が侠いため微量
添加に起因する比抵抗のバラツキが見られ、安定した比
抵抗と有する半導体磁器と工業的に生産することが困難
で！）つた、すなわち、チタン酸バリウムを半導体化さ
せるためには、イツトリウム等の半導体化剤の添加が必
要であるが、比抵抗を低く抑えるためその添加量をある
範囲内に調整する必要があり、実用上使用可能な比抵抗
を得るには、その添加蓋がかなり快い範囲に限定される
０例えばイツトリウムの場合、添加量が０゜３モル％ま
では、その増加と共に比抵抗は減少するが、０．３モル
％を越えると比抵抗は再び高くなり、０．６モル％以上
では急激に絶縁体に近づく、従って、実用上可能な比抵
抗を得るためには、イツトリウムの添加量を０．１〜０
．６モル％とする必要があった。このため半導体化剤の
添加蓋が多い程正の抵抗温度係数及び耐電圧は向上する
とされていながらも、インドリウムの場合第３図に示す
ように０．６モル％以上の添加では比抵抗が高くなり実
用化は困難であった。
本発明は上述した欠点を除去したもので、従来絶縁体に
なるといわれていた半導体化剤の添７１１１量のｍ域で
、実用上使用可能な低抵抗を得るとともに、顕著な正の
抵抗温度係数をもち、耐電圧が大きくしかも信頼性の高
いチタン酸バリウム系半導体磁器を提供するものである
。
なるといわれていた半導体化剤の添７１１１量のｍ域で
、実用上使用可能な低抵抗を得るとともに、顕著な正の
抵抗温度係数をもち、耐電圧が大きくしかも信頼性の高
いチタン酸バリウム系半導体磁器を提供するものである
。
（課題を解決するための手段）
本発明は、チタン酸バリウム系半導体磁器組成物又はＢ
ａの一部をＣａ″Ｃ置換したチタン酸バリウム系磁器組
成物に対し１．０〜１．５モル％のＹ。
ａの一部をＣａ″Ｃ置換したチタン酸バリウム系磁器組
成物に対し１．０〜１．５モル％のＹ。
Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔａ、Ｎｂ、希土類元素の少くとも一種を
添加し、この基材１００モルに対しＭｎ化合物を０．１
〜０．２モル，ＳｉＯ２を０．５〜５モル添加すること
により、顕著な正の抵抗温度特性をもち、耐電圧の大き
いしかも信頼性の高いチタン酸バリウム系半導体磁器を
得ることができる。
添加し、この基材１００モルに対しＭｎ化合物を０．１
〜０．２モル，ＳｉＯ２を０．５〜５モル添加すること
により、顕著な正の抵抗温度特性をもち、耐電圧の大き
いしかも信頼性の高いチタン酸バリウム系半導体磁器を
得ることができる。
（作用及び実施例）
以下本発明を実施例によって説明する。
炭酸バリウム（ＢａＣＯ，）、酸化チタン（Ｔｉ０２）
、酸化イツトリウム（Ｙ ２０ ｓ ）炭酸カルシウム
（Ｃａ ＣＯｓ ＞を第１表の組成になるように配合し
、ポリエチレン製のポットにメノー製のボールと共に入
れ、２０時間混合をする。その混合粉体を９５０〜１１
００℃で約１５時間仮焼成をした。得られた仮焼原料に
酸化硅素（ＳｉＯ３）、−酸化マンガン（ＭｎＯ）、ア
ルミナ（Ａｌｘ’ｓ）を第１表のごとく添加し、ポリエ
チレン製のポットでメノー製のボールを用いて２０時間
粉砕混合をしな０次いでバインダーとしてポリビニルア
ルコール水溶液を添加し、３０メツシユのふるいで整粒
し、この整粒粉体をオイルプレスにより約１０００ ｋ
ｇ ／ ｃ ｍ ’の圧力で２０φ×３１ｍｍの円板
に成形した。この成形した円板を電気炉を用いて、自然
雰囲気中で１２５０〜１３００℃の温度にて約１．５時
ｔＷＩ焼成した。このようにして得られた試料の両面に
Ａｇペーストを焼付け、オーム性接触のｔｉを設け、こ
れを試料とした。
、酸化イツトリウム（Ｙ ２０ ｓ ）炭酸カルシウム
（Ｃａ ＣＯｓ ＞を第１表の組成になるように配合し
、ポリエチレン製のポットにメノー製のボールと共に入
れ、２０時間混合をする。その混合粉体を９５０〜１１
００℃で約１５時間仮焼成をした。得られた仮焼原料に
酸化硅素（ＳｉＯ３）、−酸化マンガン（ＭｎＯ）、ア
ルミナ（Ａｌｘ’ｓ）を第１表のごとく添加し、ポリエ
チレン製のポットでメノー製のボールを用いて２０時間
粉砕混合をしな０次いでバインダーとしてポリビニルア
ルコール水溶液を添加し、３０メツシユのふるいで整粒
し、この整粒粉体をオイルプレスにより約１０００ ｋ
ｇ ／ ｃ ｍ ’の圧力で２０φ×３１ｍｍの円板
に成形した。この成形した円板を電気炉を用いて、自然
雰囲気中で１２５０〜１３００℃の温度にて約１．５時
ｔＷＩ焼成した。このようにして得られた試料の両面に
Ａｇペーストを焼付け、オーム性接触のｔｉを設け、こ
れを試料とした。
これらの試料について常温（２５℃）における比抵抗、
抵抗温度係数、耐電圧特性を測定し、その値を第２表及
び第３表に示した。
抵抗温度係数、耐電圧特性を測定し、その値を第２表及
び第３表に示した。
上述の各種特性のうち抵抗温度係数は、抵抗温度特性に
おいて、抵抗急変点を越えたのちの立ち上がりの勾配を
示すもので以下のように定義する。
おいて、抵抗急変点を越えたのちの立ち上がりの勾配を
示すもので以下のように定義する。
Ｔ ｔ Ｔ ＋
ここでＲ２及びＲ１は、抵抗温度特性において、抵抗急
変点を越え急激に立ち上がった直線上の任意の二点の抵
抗値である。またＴ、及びＴ２は、１【１及びＲ２にお
けるそれぞれの温度である。また耐電圧特性は、試料に
電圧を徐々に印加してゆき、試料の破壊が生じる手前の
最高印加電圧値を示したものである。なお第１表、第２
表及び第３表において試料番号にＯ印を付したものはこ
の発明の範囲内のものであり、それ以外はすべて発明の
範囲外のものである。
変点を越え急激に立ち上がった直線上の任意の二点の抵
抗値である。またＴ、及びＴ２は、１【１及びＲ２にお
けるそれぞれの温度である。また耐電圧特性は、試料に
電圧を徐々に印加してゆき、試料の破壊が生じる手前の
最高印加電圧値を示したものである。なお第１表、第２
表及び第３表において試料番号にＯ印を付したものはこ
の発明の範囲内のものであり、それ以外はすべて発明の
範囲外のものである。
（発明の効果）
以上の実施例よりこの発明の範囲内にあたる試料番号１
２〜２４．３０〜３３．３５〜４４は、正の抵抗温度係
数が大きくかつ耐電圧特性が優れていることがわかる。
２〜２４．３０〜３３．３５〜４４は、正の抵抗温度係
数が大きくかつ耐電圧特性が優れていることがわかる。
この様子を本発明の範囲内である試料番号２２と発明の
範囲外の試料番号５を抜き出し、第１図及び第２図にし
めした。
範囲外の試料番号５を抜き出し、第１図及び第２図にし
めした。
第１図は抵抗温度特性を示すものであるが、試料番号５
における抵抗温度係数が２０．４％／℃と低いのに対し
、本発明の範囲内の試料番号２２においては、５２．８
％／℃と図中での立ち上がりが急峻になっている様子が
わかる。第２図は電圧−電流特性を示すものであるが、
試料番号５では３００Ｖを過ぎると電流値がＬ ｊ４
Ｌ始め、さらに電圧を上げると素子は破壊するが、本発
明の範囲内の試料番号２２では電圧を５００ Ｖまで上
げてら電流値は直線的に下降しており、耐電圧が高いこ
とを示している。
における抵抗温度係数が２０．４％／℃と低いのに対し
、本発明の範囲内の試料番号２２においては、５２．８
％／℃と図中での立ち上がりが急峻になっている様子が
わかる。第２図は電圧−電流特性を示すものであるが、
試料番号５では３００Ｖを過ぎると電流値がＬ ｊ４
Ｌ始め、さらに電圧を上げると素子は破壊するが、本発
明の範囲内の試料番号２２では電圧を５００ Ｖまで上
げてら電流値は直線的に下降しており、耐電圧が高いこ
とを示している。
本発明において、半導体化剤の添加範囲を１０〜１５モ
ル％としたのは、１０モル％未満の添加では従来より添
加されていた菫であるため１．１ Ｍ ｎ及びＳｉＯ□の添加量を変えても、試料番号１〜
１０にみられるように正の抵抗温度係数及び耐電圧特性
が小さく、何ら本発明の目的に合うだけの効果が得られ
ず、１５モル％を越えると試料番号２６〜２７のように
比抵抗が高くなってしまうからである。
ル％としたのは、１０モル％未満の添加では従来より添
加されていた菫であるため１．１ Ｍ ｎ及びＳｉＯ□の添加量を変えても、試料番号１〜
１０にみられるように正の抵抗温度係数及び耐電圧特性
が小さく、何ら本発明の目的に合うだけの効果が得られ
ず、１５モル％を越えると試料番号２６〜２７のように
比抵抗が高くなってしまうからである。
またＭｎ化合物の添加範囲を半導体化剤を添加した基材
１００モルに対して０１〜０．２モルとしたのは、０，
１モル未満の添加では試料番号１１のごとく比抵抗が高
く、また０ ２モルを越えて添加しても、試料番号２５
にみられるように比抵抗が高くなってしまうからである
。
１００モルに対して０１〜０．２モルとしたのは、０，
１モル未満の添加では試料番号１１のごとく比抵抗が高
く、また０ ２モルを越えて添加しても、試料番号２５
にみられるように比抵抗が高くなってしまうからである
。
そしてＳｉｎ、の添加範囲を半導体化剤を添加した基材
１００モルに対して０５〜５モルとしたのは、０．５モ
ル未満の添加では試料番号２８及び２９にみられるよう
に、比抵抗が低くならず、また５モルを越えて添加する
と試料番号３４のように比抵抗が高くなり、さらに正の
抵抗温度係数及び耐電圧特性が小さくなってしまうから
である。
１００モルに対して０５〜５モルとしたのは、０．５モ
ル未満の添加では試料番号２８及び２９にみられるよう
に、比抵抗が低くならず、また５モルを越えて添加する
と試料番号３４のように比抵抗が高くなり、さらに正の
抵抗温度係数及び耐電圧特性が小さくなってしまうから
である。
また実施例で試料番号３８〜４４に示すごとくチタン酸
バリウム系磁器組成物に対して、半導体化剤、Ｍｎ化合
物、ＳｉＯ□を本発明の範囲内で添加したもので、Ｂａ
の一部をＣａで置換したものに対しても抵抗温度係数が
大きくかつ耐電圧特性の優れているものが得られた。
バリウム系磁器組成物に対して、半導体化剤、Ｍｎ化合
物、ＳｉＯ□を本発明の範囲内で添加したもので、Ｂａ
の一部をＣａで置換したものに対しても抵抗温度係数が
大きくかつ耐電圧特性の優れているものが得られた。
さらに一般に信頼性試験を高めるといわれているＡｌ２
Ｏ＞を本発明の範囲内である組成に対し添加しても、試
料番号３５〜３７．４３．４４のように正の抵抗温度係
数が大きくかつ耐電圧特性の優れているものが得られた
。
Ｏ＞を本発明の範囲内である組成に対し添加しても、試
料番号３５〜３７．４３．４４のように正の抵抗温度係
数が大きくかつ耐電圧特性の優れているものが得られた
。
また実施例における素子を８５℃の高温中にて１２５Ｖ
の電圧を１０００±１２時間印加したのち、常温中に取
り出し、１時間放置１奄、常温における抵抗値を測定し
たところ、本発明の範囲内にあたる試料番号１２〜２４
．３０〜３３．３５〜４４はすべて抵抗変化率が１０％
以内で信頼性の高いものが得られた。
の電圧を１０００±１２時間印加したのち、常温中に取
り出し、１時間放置１奄、常温における抵抗値を測定し
たところ、本発明の範囲内にあたる試料番号１２〜２４
．３０〜３３．３５〜４４はすべて抵抗変化率が１０％
以内で信頼性の高いものが得られた。
以上のように従来より半導体化剤の添加量が多すぎて比
抵抗が急激に絶縁体に近ｒく領域において、Ｍｎ（ヒ合
物、５ｔ０２を本発明で規定した量を添加し、１２５０
〜１３００°Ｃの温度で焼成することにより、実用上、
使用可能な比抵抗を得ることが出来、その結果、半導体
１ヒ剤の機筺添加に起因する比抵抗のバラツキが小さく
なり、さらに顕著な正の抵抗温度特性をもった耐電圧の
大きなしかも信頼性の高いチタン酸バリウム系ｍ器が得
られるようになった。
抵抗が急激に絶縁体に近ｒく領域において、Ｍｎ（ヒ合
物、５ｔ０２を本発明で規定した量を添加し、１２５０
〜１３００°Ｃの温度で焼成することにより、実用上、
使用可能な比抵抗を得ることが出来、その結果、半導体
１ヒ剤の機筺添加に起因する比抵抗のバラツキが小さく
なり、さらに顕著な正の抵抗温度特性をもった耐電圧の
大きなしかも信頼性の高いチタン酸バリウム系ｍ器が得
られるようになった。
またこの発明の実施例で半導体化剤としてインドリウム
を使用したが、他の半導体化用元素についても同様な効
果が得られる。さらにこの発明のチタン酸バリウム系磁
器組成物には、抵抗急変点を移動させるＰ ｂ 、 Ｓ
ｒ 、 Ｓ Ｌｌ、 Ｚ ｒなどを含有したものも含
まれる。
を使用したが、他の半導体化用元素についても同様な効
果が得られる。さらにこの発明のチタン酸バリウム系磁
器組成物には、抵抗急変点を移動させるＰ ｂ 、 Ｓ
ｒ 、 Ｓ Ｌｌ、 Ｚ ｒなどを含有したものも含
まれる。
（以下余白）
第 ２７１
第１図はこの発明の実施例におけるチタン酸バリウム系
半導体磁器の抵抗温度特性図、第２図は同じく電圧電流
特性図である。それぞれの特性図において試料番号２２
はこの発明の範囲内のものであり、試料番号５は範囲外
のむのである。第３図はチタン酸バリウム系半導体磁器
のイツトリウム添加量と比抵抗の関係を示す特性図であ
る。
半導体磁器の抵抗温度特性図、第２図は同じく電圧電流
特性図である。それぞれの特性図において試料番号２２
はこの発明の範囲内のものであり、試料番号５は範囲外
のむのである。第３図はチタン酸バリウム系半導体磁器
のイツトリウム添加量と比抵抗の関係を示す特性図であ
る。
Claims (1)
- チタン酸バリウム系磁器組成物又はＢａの一部をＣａで
置換したチタン酸バリウム系磁器組成物に対し１．０〜
１．５モル％のＹ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｔａ，Ｎｂ，希土類元
素の少くとも一種を添加し、この基材１００モルに対し
Ｍｎ化合物を０．１〜０．２モル，ＳｉＯ＿２を０．５
〜５モル添加して構成するチタン酸バリウム系半導体磁
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161488A JPH01253902A (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | チタン酸バリウム系半導体磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161488A JPH01253902A (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | チタン酸バリウム系半導体磁器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01253902A true JPH01253902A (ja) | 1989-10-11 |
Family
ID=13751198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8161488A Pending JPH01253902A (ja) | 1988-04-01 | 1988-04-01 | チタン酸バリウム系半導体磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01253902A (ja) |
-
1988
- 1988-04-01 JP JP8161488A patent/JPH01253902A/ja active Pending
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