JPH04170361A - チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 - Google Patents
チタン酸バリウム系半導体磁器組成物Info
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- JPH04170361A JPH04170361A JP2296642A JP29664290A JPH04170361A JP H04170361 A JPH04170361 A JP H04170361A JP 2296642 A JP2296642 A JP 2296642A JP 29664290 A JP29664290 A JP 29664290A JP H04170361 A JPH04170361 A JP H04170361A
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- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
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Landscapes
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- Thermistors And Varistors (AREA)
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、耐電圧特性に優れ、かつ、比抵抗の小さい
、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリウム系半導体
磁器組成物に関する。
、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリウム系半導体
磁器組成物に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］チタン
酸バリウム系半導体磁器組成物はチタン酸バリウム（Ｂ
ａＴｉＯｓ ）に半導体化剤としてＹ−Ｌａ、Ｃｅなど
の希土類元素、Ｎｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｗ−Ｔｈなどの元素
のうち少なくとも１種を、酸化物などの形で微量含有さ
せた半導体磁器組成物であり、温度制御用素子、電流制
御用素子その他種々の用途に広く用いられている。
酸バリウム系半導体磁器組成物はチタン酸バリウム（Ｂ
ａＴｉＯｓ ）に半導体化剤としてＹ−Ｌａ、Ｃｅなど
の希土類元素、Ｎｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｗ−Ｔｈなどの元素
のうち少なくとも１種を、酸化物などの形で微量含有さ
せた半導体磁器組成物であり、温度制御用素子、電流制
御用素子その他種々の用途に広く用いられている。
チタン酸バリウム系半導体磁器組成物は、一般に常温に
おける比抵抗が小さく、キュリー点を越えると著しい正
の抵抗温度特性を示すという特徴を有している。このチ
タン酸バリウム系半導体磁器組成物にあっては、その主
成分であるチタン酸バリウムの影響により、キュリー点
は通常１２０℃付近にあるが、その用途によってはキュ
リー点を高温側あるいは低温側に移行させる必要が生じ
る場合がある。
おける比抵抗が小さく、キュリー点を越えると著しい正
の抵抗温度特性を示すという特徴を有している。このチ
タン酸バリウム系半導体磁器組成物にあっては、その主
成分であるチタン酸バリウムの影響により、キュリー点
は通常１２０℃付近にあるが、その用途によってはキュ
リー点を高温側あるいは低温側に移行させる必要が生じ
る場合がある。
そこで、このキュリー点を高温側に移行させるためにＢ
ａの一部をｐｂで置換したり、あるいはキュリー点を低
温側に移行させるためにＢａの−部をＳｒで置換したり
、Ｔｉの一部をＺｒ、Ｓｎ等で置換したりすることか知
られている。
ａの一部をｐｂで置換したり、あるいはキュリー点を低
温側に移行させるためにＢａの−部をＳｒで置換したり
、Ｔｉの一部をＺｒ、Ｓｎ等で置換したりすることか知
られている。
さらに、キュリー点を越えた後の、温度による抵抗の変
化率（抵抗温度変化率）を増大させるなめに、チタン酸
バリウム系半導体磁器組成物にＭｎを所定の割合で添加
することが知られている。
化率（抵抗温度変化率）を増大させるなめに、チタン酸
バリウム系半導体磁器組成物にＭｎを所定の割合で添加
することが知られている。
また、常温における比抵抗を小さく、かつ、安定にする
ために、チタン酸バリウム系半導体磁器組成物にＳｉＯ
２を添加することが知られている。
ために、チタン酸バリウム系半導体磁器組成物にＳｉＯ
２を添加することが知られている。
そして、こうしたチタン酸バリウム系半導体磁器組成物
の耐電圧特性を向上させるために、ＢａＴ ｉ Ｏｓの
Ｂａの一部をＣａで、またはＣａ及びＳｒで置換し、さ
らに、添加剤としてマンガン、シリカを添加したチタン
酸バリウム系半導体磁器組成物が提案されている。しか
し、このチタン酸バリウム系半導体磁器組成物において
は、ＣａＴｉ Ｏｓの割合が３モル％以上、Ｓ ｒ Ｔ
ｉ Ｏｓの割合が１モル％以上、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏ
ｓの割合が１モル％以上であることから、比抵抗を１０
Ω・Ｃ１１以下にすると耐電圧（絶縁破壊電圧）を１０
０Ｖ／ａａｎ以上にすることができないため、種々の優
れた特性を有しているにもかかわらず、その用途が制約
されるという問題点かある。
の耐電圧特性を向上させるために、ＢａＴ ｉ Ｏｓの
Ｂａの一部をＣａで、またはＣａ及びＳｒで置換し、さ
らに、添加剤としてマンガン、シリカを添加したチタン
酸バリウム系半導体磁器組成物が提案されている。しか
し、このチタン酸バリウム系半導体磁器組成物において
は、ＣａＴｉ Ｏｓの割合が３モル％以上、Ｓ ｒ Ｔ
ｉ Ｏｓの割合が１モル％以上、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏ
ｓの割合が１モル％以上であることから、比抵抗を１０
Ω・Ｃ１１以下にすると耐電圧（絶縁破壊電圧）を１０
０Ｖ／ａａｎ以上にすることができないため、種々の優
れた特性を有しているにもかかわらず、その用途が制約
されるという問題点かある。
この発明は、上記問題点を解決するものであり、耐電圧
特性に優れ（１００Ｖ／＋ｍ＋以上）、かつ、比抵抗の
小さい（１０Ω・Ｃ１１以下）チタン酸バリウム系半導
体磁器組成物を提供することを目的とする。
特性に優れ（１００Ｖ／＋ｍ＋以上）、かつ、比抵抗の
小さい（１０Ω・Ｃ１１以下）チタン酸バリウム系半導
体磁器組成物を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段及び作用］上記の目的を達
成するために、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁
器組成物は、 チタン酸バリウム系の主成分に、マンガン、シリカ及び
半導体化剤を添加含有させたチタン酸バリウム系半導体
磁器組成物において、 前記主成分は、ＢａＴｉｏｓ 、５ｒＴｉＯｓ、Ｃａ
Ｔ ｉ Ｏｓ及びＰ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓを：６５モル％
≦Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏｓ≦９３モル％１モル％≦５ｒＴ
ｉＯ，５２５モル％ ０．０１モル％≦Ｃａ Ｔ ｉ Ｏｓ ＜ ３モル％５
モル％＜ Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ≦２０モル％の割合で
含有してなることを特徴とする。
成するために、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁
器組成物は、 チタン酸バリウム系の主成分に、マンガン、シリカ及び
半導体化剤を添加含有させたチタン酸バリウム系半導体
磁器組成物において、 前記主成分は、ＢａＴｉｏｓ 、５ｒＴｉＯｓ、Ｃａ
Ｔ ｉ Ｏｓ及びＰ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓを：６５モル％
≦Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏｓ≦９３モル％１モル％≦５ｒＴ
ｉＯ，５２５モル％ ０．０１モル％≦Ｃａ Ｔ ｉ Ｏｓ ＜ ３モル％５
モル％＜ Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ≦２０モル％の割合で
含有してなることを特徴とする。
この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物の主成
分は、ＢａＴｉＯｓ 、５ｒＴｉＯｉ、Ｃａ Ｔ ｉ
Ｏｓ及びＰ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓを上記の割合で含有して
なるものである。
分は、ＢａＴｉＯｓ 、５ｒＴｉＯｉ、Ｃａ Ｔ ｉ
Ｏｓ及びＰ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓを上記の割合で含有して
なるものである。
Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ ＋ Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏｓは単
独ではキュリー点をそれぞれ高温側、低温側に移行させ
るものであることが知られているが、Ｓ ｒ Ｔ ｉ
Ｏｓ、ＣａＴｉＯｓ及びＰｂＴｉＯ３を主成分の一部と
してＢ ａＴ ｉ Ｏｓに含有させることにより、耐電
圧値が向上するという効果がある。
独ではキュリー点をそれぞれ高温側、低温側に移行させ
るものであることが知られているが、Ｓ ｒ Ｔ ｉ
Ｏｓ、ＣａＴｉＯｓ及びＰｂＴｉＯ３を主成分の一部と
してＢ ａＴ ｉ Ｏｓに含有させることにより、耐電
圧値が向上するという効果がある。
この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物におい
て、主成分中のＢ ａＴ ｉ Ｏｓの配合割合を６５〜
９３モル％としたのは、Ｂ ａＴ ｉ Ｏ３が６５モル
％未満である場合には半導体化が困難で、かつ比抵抗も
大きくなり、また、９３モル％を越えると電気的特性が
著しく低下するからである。
て、主成分中のＢ ａＴ ｉ Ｏｓの配合割合を６５〜
９３モル％としたのは、Ｂ ａＴ ｉ Ｏ３が６５モル
％未満である場合には半導体化が困難で、かつ比抵抗も
大きくなり、また、９３モル％を越えると電気的特性が
著しく低下するからである。
また、５ｒＴｉＯｓの配合割合を１〜２５モル％とした
のは、Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏｓが１モル％未満では、特性
改善の効果が少なく、また２５モル％を上回ると電気的
特性か劣化するからである。
のは、Ｓ ｒ Ｔ ｉ Ｏｓが１モル％未満では、特性
改善の効果が少なく、また２５モル％を上回ると電気的
特性か劣化するからである。
さらに、Ｃａ Ｔ ｉ Ｏｓの配合割合を０．０１モル
％≦ＣａＴｉＯｓ＜３モル％としたのは、Ｃａ Ｔ ｉ
Ｏｓが０．０１モル％未満では、特性改善の効果が認
められず、また０、０１モル％以上であれば、他の主成
分との関係において３モル％未満でも所望の効果が得ら
れるからである。
％≦ＣａＴｉＯｓ＜３モル％としたのは、Ｃａ Ｔ ｉ
Ｏｓが０．０１モル％未満では、特性改善の効果が認
められず、また０、０１モル％以上であれば、他の主成
分との関係において３モル％未満でも所望の効果が得ら
れるからである。
また、ＰｂＴｉＯ３の配合割合を
５モル％＜ Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏ３≦２０モル％とした
のは、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏ３が５モル％以下では、特性
改善の効果が十分ではないが、上記の組成範囲内では、
他の主成分との関係において所望の効果が得られるから
である。
のは、Ｐ ｂ Ｔ ｉ Ｏ３が５モル％以下では、特性
改善の効果が十分ではないが、上記の組成範囲内では、
他の主成分との関係において所望の効果が得られるから
である。
また、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物
は半導体化のために、半導体化剤を添加しているが、こ
の半導体化剤としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなどの希土類元
素、Ｎｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｈなどの元素が例示され
る。そして、これらの元素のうち少なくとも１種を添加
するが、その添前蓋は、比抵抗を小さくする見地から０
１２〜１６０モル％の範囲であることが望ましい。
は半導体化のために、半導体化剤を添加しているが、こ
の半導体化剤としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅなどの希土類元
素、Ｎｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｗ、Ｔｈなどの元素が例示され
る。そして、これらの元素のうち少なくとも１種を添加
するが、その添前蓋は、比抵抗を小さくする見地から０
１２〜１６０モル％の範囲であることが望ましい。
さらに、添加剤としてマンガン（ＭｎＣＯ，等）を微量
添加するが、これは、マンガンを添加しＭｎＯ□として
含有させることによって、キュリー点を越えた後の正の
抵抗温度特性において、抵抗温度変化率を増大させるた
めである。その添加量はＭｎとして０．０３〜０．１０
モル％の範囲であることが、常温における抵抗を過度に
高くすることなく必要な添加効果を得るなめに好ましい
。
添加するが、これは、マンガンを添加しＭｎＯ□として
含有させることによって、キュリー点を越えた後の正の
抵抗温度特性において、抵抗温度変化率を増大させるた
めである。その添加量はＭｎとして０．０３〜０．１０
モル％の範囲であることが、常温における抵抗を過度に
高くすることなく必要な添加効果を得るなめに好ましい
。
さらに、半導体化剤の添加量のわずかな変動によって生
じる比抵抗の変化を抑制し、常温における低い比抵抗を
得るためにシリカ（ＳｉＯ２＞を添加するが、その添加
量は５ｉ０２として０．５〜５モル％の範囲であること
が好ましい。
じる比抵抗の変化を抑制し、常温における低い比抵抗を
得るためにシリカ（ＳｉＯ２＞を添加するが、その添加
量は５ｉ０２として０．５〜５モル％の範囲であること
が好ましい。
［実施例］
以下に、この発明の実施例及び比較例を示して発明をさ
らに詳細に説明する。
らに詳細に説明する。
Ｋ良ヨ
主成分となるＢａｃＯｘ 、５ｒｃＯｓ 、ＣａＣＯ５
、Ｐ ｂ ｓ ０４ 、Ｔ ｉ ０２ 、半導体化剤で
あるＹ２Ｏ５、添加剤であるＭｎＣＯ５、Ｓｉｎ、を、
第１表に示す組成のチタン酸バリウム系半導体磁器組成
物が得られるような割合で配合し、湿式混合した。これ
を脱水、乾燥し１１５０℃で２時間仮焼して仮焼原料を
得た。それから２得られた仮焼原料を粉砕し、さらにバ
インダを加えて造粒し、成形圧力１０００ｋｌＨ／−で
成形して円板状の成形体を得た。そして、得られた成形
体を１３６０℃で１．５時間焼成し、直径１７．５ｍ、
厚さ０゜６市の円板状の半導体磁器を得た。
、Ｐ ｂ ｓ ０４ 、Ｔ ｉ ０２ 、半導体化剤で
あるＹ２Ｏ５、添加剤であるＭｎＣＯ５、Ｓｉｎ、を、
第１表に示す組成のチタン酸バリウム系半導体磁器組成
物が得られるような割合で配合し、湿式混合した。これ
を脱水、乾燥し１１５０℃で２時間仮焼して仮焼原料を
得た。それから２得られた仮焼原料を粉砕し、さらにバ
インダを加えて造粒し、成形圧力１０００ｋｌＨ／−で
成形して円板状の成形体を得た。そして、得られた成形
体を１３６０℃で１．５時間焼成し、直径１７．５ｍ、
厚さ０゜６市の円板状の半導体磁器を得た。
Ｌ艶■
比較のため、上記実施例で用いた各原料を用い、配合割
合を変えて、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器
組成物の範囲外の組成とし、その他は、上記実施例と同
様の手順、条件でチタン酸バリウム系半導体磁器を製造
した。
合を変えて、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器
組成物の範囲外の組成とし、その他は、上記実施例と同
様の手順、条件でチタン酸バリウム系半導体磁器を製造
した。
上記実施例及び比較例のチタン酸バリウム系半導体磁器
について、両主面にＩｎ−Ｇａ合金の電極を形成し、こ
れを試料として常温（２５℃）における比抵抗、耐電圧
特性を測定した。その結果を第１表に示す。
について、両主面にＩｎ−Ｇａ合金の電極を形成し、こ
れを試料として常温（２５℃）における比抵抗、耐電圧
特性を測定した。その結果を第１表に示す。
なお、第１表において試料番号に＊印を付したものは比
較例の試料であり、その他は全てこの発明の実施例によ
る試料である。
較例の試料であり、その他は全てこの発明の実施例によ
る試料である。
また、第１表の比抵抗及び耐電圧の値は、下記の方法に
より測定した値である。
より測定した値である。
Ｌ監五
試料の抵抗値をデジタルマルチメータを用いて測定する
。そして、得られた測定値から、式％式％（） により比抵抗を求める。
。そして、得られた測定値から、式％式％（） により比抵抗を求める。
但し、ρは比抵抗、Ｒは抵抗値、Ｓは表面積、Ｌは厚み
である。
である。
肚！■
試料にＩＯＶの電圧を２分間印加した後その電流値を測
定する。それから、さらに５■高い電圧を１分間印加し
た後その電流値を測定する。上記のように前回より５Ｖ
高い電圧を印加する操作を繰り返し、測定した電流値が
、前回に測定した電流値よりも大きくなったときに、試
料は破壊点（ＴＮ点）に達したとして、−回前に印加し
た電圧を耐電圧とする。
定する。それから、さらに５■高い電圧を１分間印加し
た後その電流値を測定する。上記のように前回より５Ｖ
高い電圧を印加する操作を繰り返し、測定した電流値が
、前回に測定した電流値よりも大きくなったときに、試
料は破壊点（ＴＮ点）に達したとして、−回前に印加し
た電圧を耐電圧とする。
［以 下 余 白］
第１表に示すように、比較例においては、比抵抗を低く
押えるように配合割合を調整したものは耐電圧が低く、
また、耐電圧を重視してこれを高めようとすると比抵抗
が大きくなるという特性上の欠点を包含していることが
わかる。
押えるように配合割合を調整したものは耐電圧が低く、
また、耐電圧を重視してこれを高めようとすると比抵抗
が大きくなるという特性上の欠点を包含していることが
わかる。
これに対して、この発明の範囲内のチタン酸バリウム系
半導体磁器組成物は、耐電圧が１００ｖ／ｗＩ以上で、
比抵抗が１０Ω・Ｃ１１以下と、耐電圧及び比抵抗の両
方の特性において優れていることがわかる。
半導体磁器組成物は、耐電圧が１００ｖ／ｗＩ以上で、
比抵抗が１０Ω・Ｃ１１以下と、耐電圧及び比抵抗の両
方の特性において優れていることがわかる。
［発明の効果］
この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物は、Ｂ
ａＴｉＯｓ 、５ｒＴｉＯｓ 、ＣａＴｉＯｘ、ＰｂＴ
ｉＯ３を所定の割合で含有する主成分に添加剤と半導体
化剤とを添加含有させたものであり、比抵抗が小さく（
１０Ω・Ｃ１１以下）、かつ、耐電圧特性にも優れてお
り＜１００Ｖ／ｆｉ以上）、温度制御用素子、電流制御
用素子その他種々の用途に広く用いることができる。
ａＴｉＯｓ 、５ｒＴｉＯｓ 、ＣａＴｉＯｘ、ＰｂＴ
ｉＯ３を所定の割合で含有する主成分に添加剤と半導体
化剤とを添加含有させたものであり、比抵抗が小さく（
１０Ω・Ｃ１１以下）、かつ、耐電圧特性にも優れてお
り＜１００Ｖ／ｆｉ以上）、温度制御用素子、電流制御
用素子その他種々の用途に広く用いることができる。
Claims (1)
- （１）チタン酸バリウム系の主成分に、マンガン、シリ
カ及び半導体化剤を添加含有させたチタン酸バリウム系
半導体磁器組成物において、 前記主成分は、ＢａＴｉＯ＿３、ＳｒＴｉＯ＿３、Ｃａ
ＴｉＯ＿３及びＰｂＴｉＯ＿３を： ６５モル％≦ＢａＴｉＯ＿３≦９３モル％ １モル％≦ＳｒＴｉＯ＿３≦２５モル％ ０．０１モル％≦ＣａＴｉＯ＿３＜３モル％５モル％＜
ＰｂＴｉＯ＿３≦２０モル％ の割合で含有してなることを特徴とするチタン酸バリウ
ム系半導体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296642A JP3003201B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296642A JP3003201B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04170361A true JPH04170361A (ja) | 1992-06-18 |
| JP3003201B2 JP3003201B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=17836181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2296642A Expired - Lifetime JP3003201B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003201B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5777541A (en) * | 1995-08-07 | 1998-07-07 | U.S. Philips Corporation | Multiple element PTC resistor |
| WO2004110952A1 (ja) * | 2003-06-16 | 2004-12-23 | Toho Titanium Co., Ltd. | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
| WO2012132954A1 (ja) | 2011-03-30 | 2012-10-04 | 株式会社村田製作所 | 半導体セラミック及び正特性サーミスタ |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2296642A patent/JP3003201B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5777541A (en) * | 1995-08-07 | 1998-07-07 | U.S. Philips Corporation | Multiple element PTC resistor |
| WO2004110952A1 (ja) * | 2003-06-16 | 2004-12-23 | Toho Titanium Co., Ltd. | チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3003201B2 (ja) | 2000-01-24 |
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