JPH04146602A - 電流安定化素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機器を保護するために、電圧の変動に対する
電流の変動を小さくすることができる電流安定化素子に
関するものである。

〔従来の技術〕

純度の高いチタン酸バリウムの原料に、例えばランタン
のようなランタノイド等を添加して焼成すると、温度上
昇とともに抵抗値も増大する特性、いわゆるＰ　Ｔ　Ｃ
（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｔｅ＋＋＋ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃ
ｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有するチタン酸バリウム
半導体磁器が得られることは、従来から広く知られてい
る。また、チタン酸バリウム半導体磁器が強誘電体から
常誘電体へ相転移を起こすキュリー点近傍で、顕著なＰ
ＴＣ特性が出現することもよく知られている。

このようなチタン酸バリウム半導体磁器等のＰＴＣ特性
を利用した装置として、例えばカラーＴＶ用自動消磁装
置に用いられる正特性サーミスタ装置が提案されている
（特開昭６ｌ−２３３０１）。また、正特性サーミスタ
と通常の抵抗とを並列接続することにより定電流回路を
構成できることを紹介している文献（増補版チタハリ・
系半導体：エレセラ出版委員会！　−１９８０７，１０
増補初版）もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記特開昭６１−２３３０１に開示され
た正特性サーミスタ装置は、部品点数が多く、また、内
部に組み込まれる２つの正特性サーミスタのそれぞれに
陽極・陰極の電極加工を施す必要がある。即ち、電極加
工の工程数は「サーミスタ数×２極×電極層数」となり
、製造工程が非常に煩雑になり、コスト高を招来すると
いう問題点を有している。

また、正特性サーミスタを定電流回路に応用する場合、
どのように正特性サーミスタを用いればよいのかが、上
記の文献には具体的に明らかにされていないという問題
点を有している。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、正特性サーミス
タを応用した簡単な構成の電流安定化素子を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、本発明に係る電流安定化
素子は、キュリー点がそれぞれ異なる複数の正特性サー
ミスタたとえばチタン酸バリウム半導体磁器を２枚の電
極板で挟持して、並列に接続したことを特徴としている
。

〔作　用〕

上記の構成によれば、正特性サーミスタの温度に対する
抵抗率が、低温からキュリー点近傍までの温度範囲で減
少したのち、キュリー点近傍から高温の温度範囲で急激
に増大するために、正特性サーミスタを流れる電流は、
印加電圧に対して所定の値まで単調増加したのち、所定
の値以上では単調減少するように推移する。なお、電流
のピーク値に対応する電圧の所定値は、キュリー点が大
きい正特性サーミスタはど大きくなる。

そこで、キュリー点がそれぞれ異なる複数の正特性サー
ミスタを２枚の電極板で挟持して並列に接続し、１つの
素子を形成した場合、この素子の電流−電圧特性が、あ
たかも各正特性サーミスタの電流−電圧特性のピーク部
分を単純に連続させたようになるという事実を発明者ら
は究明した。

この結果、異なる特性の正特性サーミスタを複数組み合
わせることによって、電圧変動に対する電流安定化領域
の幅、および電流の変動率を最適に設定した電流安定化
素子を得ることができる。

このような電流安定化素子は、電圧が変動し易い地域で
使用される機器の保護、および電圧が不所望に変動する
事故に対する機器の保護等の用途がある。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第１５図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

本実施例では、正特性サーミスタとして、以下の第１表
に示すような抵抗値Ｒおよびキュリー点Ｔｃを有する４
種類のチタン酸バリウム半導体磁器ａ　−ｄを用いた。

上記抵抗値Ｒは２５°Ｃにおける値を示している。

第１表 上記チタン酸バリウム半導体磁器ａ　−ｄのＩ−■特性
、即ち、電流−電圧特性を第１０図ないし第１３図に示
す（ただし、以後、両対数表示された電流−電圧特性を
示すものとする）。電流−電圧特性は、各チタン酸バリ
ウム半導体磁器ａ　−ｄに徐々に増大する電圧を印加し
ながら、電流値を測定することによって得られる。第１
０図ないし第１３図から、キュリー点Ｔｃが大きいもの
ほど、ピーク電流に対応する電圧値が大きくなり、また
、電流−電圧特性曲線が急峻になっていることがわかる
。

次に、上記チタン酸バリウム半導体磁器ａとチタン酸バ
リウム半導体磁器ｄとを、第９図に示すように並列に接
続し、直流可変電源２２を用いて同様に電流−電圧特性
を測定したところ、第１４図に示すようなグラフが得ら
れた。第１０図、第１３図、および第１４図を比較する
と、第１４図の特性曲線は、第１０図の特性曲線と第１
３図の特性曲線の算術的な重ね合わせにはなっておらず
、第１０図の特性曲線のピーク部分と第１３図の特性曲
線のピーク部分とを単純に連続させたような形状となっ
ていることがわかる。つまり、数Ｖ程度の低電圧のとき
には、チタン酸バリウム半導体磁器ａに比べてチタン酸
バリウム半導体磁器ｄの抵抗値が充分大きいので、チタ
ン酸バリウム半導体磁器ｄは動作していないのとほぼ同
様であり、チタン酸バリウム半導体磁器ａの電流−電圧
特性が支配的となる。印加電圧がＩＯＶ程度を越えると
、チタン酸バリウム半導体磁器ａの温度上昇は、チタン
酸バリウム半導体磁器ｄの温度上昇によって加速される
ため、チタン酸バリウム半導体磁器ａを流れる電流は、
第１０図に図示された場合よりも速く減衰する。このた
め、印加電圧が１０Ｖ程度を越えると、チタン酸バリウ
ム半導体磁器ｄの電流−電圧特性に対して、チタン酸バ
リウム半導体磁器ａはほとんど影響を与えなくなると推
論される。従って、チタン酸バリウム半導体磁器ａ−ｄ
における最適な特性の組合せを選択することによって、
例えば２〜４０Ｖ程度の電圧変動範囲に対する電流安定
化領域の幅、および電流変動率を最適に設計することが
可能である。

一方、電圧の変動に対して、電流をより安定化させるた
めに、キュリー点Ｔｃがそれぞれ異なる３つ以上の多数
のチタン酸バリウム半導体磁器を並列に接続することが
考えられる。例えば、第１表に示したチタン酸バリウム
半導体磁器ａ　−ｄを並列に接続し、同様に電流−電圧
特性を測定したところ、第１５図に示すようなグラフが
得られた。この場合も、得られた特性曲線は、第１０図
ないし第１３図の特性曲線の各ピーク部分を単純に連続
させたような形状となっている。しかも、３〜３０Ｖ程
度の電圧変動範囲では、電流変動範囲がおよそ１２０〜
１６０ｍＡであって、第１４図よりも一層電流が安定化
していることもわがる。

さて、キュリー点Ｔｃがそれぞれ異なる４種類のチタン
酸バリウム半導体磁器を並列に接続して１つの電流安定
化素子を形成するための具体的な構成例を以下に示す。

電流安定化素子の一例として、まず、多重円盤型を説明
する。

基体１は、第１図に示すように、それぞれ直径および特
性の異なる円盤状ないしドーナツ盤状に成形された４種
類のチタン酸バリウム半導体磁器を同心状に配置し、か
つ、互いに密着し合うように多重した構造となっている
。４種類のチタン酸バリウム半導体磁器の配列順序は、
それぞれの特性によらず任意であってよい。４種類のチ
タン酸バリウム半導体磁器を並列に接続するために、第
２図に示すように、基体１の上面および底面にそれぞれ
電極板２・３を取り付ける。このように、４種類のチタ
ン酸バリウム半導体磁器を用いながら、電極加工のため
の工程数は１素子と同様に簡素化することができる。さ
らに各電極板２・３に端子４・５を取り付け、基体１お
よび電極板２・３の全体を樹脂塗膜等によって被覆する
と、第３図に示すように、ラジアルタイプの電流安定化
素子６が完成する。

次に、電流安定化素子の他の例として、平板並列型を説
明する。

基体７は、第４図に示すように、平板状に成形された互
いに特性の異なる４種類のチタン酸バリウム半導体磁器
を１列に並べ、境界をセラミックスポンド等によって接
着した構造となっている。

この場合も、４種類のチタン酸バリウム半導体磁器の配
列順序は、それぞれの特性によらず任意であってよい。

４種類のチタン酸バリウム半導体磁器を並列に接続する
ために、第５図に示すように、基体７の両側面にそれぞ
れ電極板８・９を取り付ける。さらに各電極板８・９に
端子１ｏ・１１を取り付け、基体７および電極板８・９
の全体を電流安定化素子６と同様に樹脂塗膜等によって
被覆する。

また、第６図に示すように、上記４種類のチタン酸バリ
ウム半導体磁器の境界を接着せずに１列に並置しただけ
のものを基体１２とし、基体１２の両側面にそれぞれ電
極板１３・１４を取り付けた上、第７図に示すように、
さらに絶縁板１５・１６で挟持して、絶縁板１５・１６
の四隅をビス１７等で固定することにより電流安定化素
子１８を構成してもよい。

さらに、第８図に示すように、平板状に成形された上記
４種類のチタン酸バリウム半導体磁器を積層させたもの
を基体１９とし、基体１９の両端面を電極板２０・２１
で挟持した構成にすることもできる。この場合も、４種
類のチタン酸バリウ五半導体磁器の配列順序は、それぞ
れの特性によらず任意であってよい。

〔発明の効果〕

本発明に係る電流安定化素子は、以上のように、キュリ
ー点がそれぞれ異なる複数の正特性サーミスタを２枚の
電極板で挟持して、並列に接続した構成である。

それゆえ、簡単な構成で、製造の容易な、特に、電極加
工の工程数を１素子同然に簡素化した電流安定化素子を
提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１５図は本発明の一実施例を示すもので
ある。 第１図は電流安定化素子の基体を示す平面図である。 第２図は電極板を取り付けた基体を示す縦断面図である
。 第３図は電流安定化素子を示す正面図である。 第４図は他の基体を示す平面図である。 第５図は電極板を取り付けた他の基体を示す側面図であ
る。 第６図はさらに他の基体を示す平面図である。 第７図は電流安定化素子を示す側面図である。 第８図は電極板を取り付けたさらに他の基体を示す側面
図である。 第９図は並列に接続された正特性サーミスタの電流−電
圧特性を測定するための回路図である。 第１０図ないし第１３図はキュリー点がそれぞれ異なる
正特性サーミスタの電流−電圧特性を示すグラフである
。 第１４図はキュリー点が互いに異なる２つの正特性サー
ミスタを並列に接続した場合における電流−電圧特性を
示すグラフである。 第１５図はキュリー点がそれぞれ異なる４つの正特性サ
ーミスタを並列に接続した場合における電流−電圧特性
を示すグラフである。 ２・３・８・９・１３・１４・２０・２１は電極板、６
・１８は電流安定化素子、ａ−ｄはチタン酸バリウム半
導体磁器 （正特性サーミスタ） で ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．キュリー点がそれぞれ異なる複数の正特性サーミス
   タを２枚の電極板で挟持して、並列に接続したことを特
   徴とする電流安定化素子。