JPH04348001A - 電流制御素子 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低抵抗で小型化できる
負性抵抗特性の突入電流抑制用の素子として使用できる
他、繰り返し動作時のなめらかな電流制御を良好に行な
える電流制御素子に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来より
金属酸化物あるいは炭化珪素等の非酸化物を用いた負性
抵抗体は、通常、温度計測上のセンサーとして用いられ
て来た。その結果、現在ではディスク状のものからチッ
プ化、積層化したものまで作成され、広く実用に供され
ている。すなわち、これらの材料の半導体的な抵抗温度
依存性を用いて、より精密で実用に沿った抵抗変化を実
現させ、温度センサーとして利用されているわけである
。したがって、消費電流の関係上、抵抗が高いこと、あ
るいは下記の（１）式で表現されるＢ定数が一定であり
、例えば測温用のものではＢ＝３０００程度が必要とさ
れる他、逆にトランジスタ等の半導体素子の温度補償用
としては、比較的Ｂ定数の小さいものが使用されており
、使用温度も３００℃付近まで使用可能なセンサーが開
発されて来ている。 Ｒ＝Ｒｏｅｘｐ｛Ｂ（Ｔ−１−Ｔ−１ｏ）｝…（１）但
しＲ、Ｒｏはそれぞれ温度Ｔ、Ｔｏにおける抵抗率であ
る。Ｂは物質固有の定数で、Ｂ定数と称され、Ｂ定数が
大きいほど抵抗率の温度変化が大となる。

【０００３】一方、こうした負性抵抗体を応用できる別
の可能性として、電気機器あるいは回路の電源投入時に
おける突入電流（一般的には電源投入時から１秒以下の
期間における数十Ａの大電流）を抑制するために用いら
れて来た。図３はその代表的な例であり、交流電源３の
スイッチ４を投入して整流平滑化回路２より直流電圧を
得る電源回路において、電源投入の際に発生する突入電
流による半導体部品への悪影響をおさえるため、電源回
路に突入電流抑制素子１を直列に入れ、通電により温度
が上昇すると、抵抗が低下する負性抵抗を利用して突入
電流を防止する役目を果たして来た。

【０００４】前記負性抵抗を有する抵抗素子を突入電流
抑制に用いる場合、これが電源回路に直列に挿入される
ことを考慮すると、通常の回路動作時の突入電流素子１
における損失が大きくなることを防止するため、素子抵
抗を低くする必要があった。しかし従来の突入電流抑制
素子に用いられる前記酸化物は、その室温における抵抗
率がせいぜい１００Ωｃｍ程度であり、そのため、実用
に供する素子として、突入電流のように直接大電流を流
すためには抵抗を下げる必要があり、そのため、大面積
、薄形化して用いられ、円板状のものを例にとれば、最
低でも直径２０ｍｍ程度は必要であった。すなわち、で
きうる限り断面積を広くし、かつ素子厚みを薄くするこ
とが必須要件となっていたが、これは基本的に素子の機
械的強度の増大および小型化という要求に相反するもの
である。特に近年における電源あるいはモータ等の小型
化の要求は強いものがあり、現有素子では素子サイズの
点で使用場所が限られるいう問題点があり、対応するこ
とは難しいのが現状であった。

【０００５】また、さらに別の応用として、例えばモー
タの電源をオンオフさせて繰り返し動作させる場合、よ
り感性的ななめらかなオンオフ制御が望まれてきている
。すなわち、従来の繰り返し制御の一例として、モータ
の電流増大に伴なうバイメタルのオンオフによる繰り返
し動作があるが、この場合は電流が大となり、なめらか
なオンオフ制御ができない。そこで、この電流制御のた
めの負性抵抗素子の使用が考えられる。しかし従来の思
想を踏襲し、センサーに用いられるものと同様に、Ｂ定
数が温度変化に拘らず一定であるもの、すなわち、図４
（Ａ）の点線Ｅ、Ｆ、Ｇに示すようようなものを使用す
れば、次のような問題が生じる。点線Ｅで示すようにＢ
定数の大きなものを使用すれば、電源投入時の電流の増
大が急峻となり、負性抵抗素子の本来の役目であるなめ
らか制御が期待できず、反対に、点線Ｆで示すＢ定数の
小さなものを用いれば、熱的応答が悪く、実用的でない
。また、点線Ｇで示すように、Ｂ定数が中間程度のもの
を使用しても、図４（Ｂ）に示すように電源投入後の電
流の立ち上がりはやはり急峻であり、飽和電流Ｉｓ（周
囲の環境温度等や負荷抵抗により決定される最大電流）
に達する迄の電流変化が大となり、なめらか制御が困難
であり、飽和電流に達するまでの応答時間ｔｓが明確に
制御しにくい。また、繰り返し動作の休止期間において
、図４（Ａ）に示すように、温度が動作中の温度Ｔｓか
らＴａまで低下した場合の抵抗Ｒ１は室温における抵抗
よりはるかに低いため、繰り返し動作の場合における初
期電流抑制効果が小さくなる。

【０００６】このような不具合を解消するため、通常モ
ータの電流である１０Ａ程度の電流をシリコン半導体で
なるパワー用素子により、これに制御回路を付属させて
制御し、電流増加をゆるやかにすることが考えられるが
、しかし制御回路が必要となるので、モータ等の全体を
小型化するという要望に応じられないという問題点や、
要求される使用条件に実質的に対応できないという問題
点があった。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑み、従来のも
のより低抵抗で小型化できる負性抵抗特性の突入電流抑
制用の素子として使用できる他、繰り返し動作時のなめ
らかな電流制御が制御回路を要することなく良好に行な
える電流制御素子を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による電流制御素
子は、室温抵抗率が１０−１〜１０Ωｃｍで、かつ室温
以上で負性抵抗を示す導電性酸化物からなることを特徴
とする。具体的にはＶ２Ｏ３のＶの一部をＣｒ、Ａｌ、
Ｂｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒあるいは希土類元素の１種また
は２種以上の元素で格子置換した導電性酸化物を用いる
ものである。すなわち、例えば（Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ
３で表示される酸化物は室温付近で金属−半導体転移を
起こすことが知られており（「ＰＨＹＳＩＣＡＬ　　Ｒ
ＥＶＩＥＷ：ＶＯＬＵＭＥ２．ＮＵＭＢＥＲ９：Ｐ３７
３４〜Ｐ３７５０」−１９７０年１１月発行）、その特
性は主として温度センサーとして用いられてきたが、本
発明においては、これらの酸化物は導電性が高く、室温
以上で半導体としての負性抵抗性を示すことに着目して
、これを突入電流抑制に用いるものである。

【０００９】また、本発明は、モータ等の繰り返し動作
のため、抵抗率が室温で１０−１Ωｃｍ〜１０Ωｃｍで
、３００Ｋ〜４５０Ｋの範囲で前記Ｂ定数が室温付近で
は小さく、逆に高温で大きくなるような抵抗特性の金属
酸化物により電流制御素子を構成したものである。

【００１０】

【作用】上述のように、本発明の電流制御素子は、この
種の用途としては従来注目されなかった前記導電性酸化
物を使用することにより、０℃〜２００℃の範囲で半導
体相を優先的に生成させる組成を形成させ、従来にない
低抵抗率のものを実現しえたのである。

【００１１】図４（Ａ）の曲線Ｈは、本発明において、
前記繰り返し動作用として構成される電流制御素子の特
性を説明する図であり、Ｂ定数が室温付近では小さく、
逆に高温で大きくなるような抵抗特性を有するもので、
このような特性のものを用いれば、図４（Ｂ）の曲線Ｈ
に示すように、飽和電流Ｉｓに達する迄の電流変化が、
Ｂ定数一定の電流制御素子（点線Ｇ）による場合よりリ
ニアに近くなり、飽和電流応答時間ｔｓが従来による場
合よりも容易に制御できる。また、繰り返し動作の休止
期間において、図４（Ａ）に示すように、動作中の温度
ＴｓからＴａまで素子温度が低下した場合の抵抗値Ｒ２
は室温における抵抗値に近くなり、繰り返し動作の場合
における初期電流抑制効果が大となる。

【００１２】

【実施例１】三酸化二バナジウムの一部をクロムで置換
した酸化物（Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ３を得るため、原料
として、Ｖ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３を所定の比に混合し、焼
結助剤として、希土類酸化物あるいはＦｅ、Ｓｎ等の金
属元素を添加した。この場合、ＶおよびＣｒは、アルコ
キシドを用いて、加水分解により、所定の比を持つバナ
ジウム酸化物を合成することが、より組成的に均一な試
料が得られる。このようにして酸化物原料を合成し、通
常の水素雰囲気下での焼成を行なうセラミックス焼成プ
ロセスにより（Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ３の酸化物燒結体
を作成した。このようにして作成した試料（下記ａ〜ｌ
で示す）のＣｒの含有量（Ｘの値）、室温における抵抗
率Ｒおよび後述のＢ定数を次に記す。 ａ：ｘ＝０．５　　　　　　Ｒ＝７．２×１００Ωｃｍ
　　　　Ｂ＝２０７２ｂ：ｘ＝０．２　　　　　　Ｒ＝
５．１×１００Ωｃｍ　　　　Ｂ＝２０５０ｃ：ｘ＝０
．１５　　　　Ｒ＝１．９×１００Ωｃｍ　　　　Ｂ＝
１８７５ｄ：ｘ＝０．０６　　　　Ｒ＝８．４×１０−
１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝１９８２ｅ：ｘ＝０．０５　　　
　Ｒ＝５．７×１０−１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝２０２６ｆ
：ｘ＝０．０３　　　　Ｒ＝５．０×１０−１Ωｃｍ　
　　　Ｂ＝１８４３ｇ：ｘ＝０．０２５　　Ｒ＝４．９
×１０−２Ωｃｍ　　　　Ｂ＝１９４２ｈ：ｘ＝０．０
２０　　Ｒ＝４．８×１０−２Ωｃｍ　　　　Ｂ＝１６
８３ｉ：ｘ＝０．０１５　　Ｒ＝４．３×１０−２Ωｃ
ｍ　　　　Ｂ＝２０１５ｊ：ｘ＝０．０１０　　Ｒ＝４
．９×１０−２Ωｃｍ　　　　Ｂ＝２０４０ｋ：ｘ＝０
．００５　　Ｒ＝７．５×１０−４Ωｃｍ　　　　Ｂ＝
＊ｌ：ｘ＝０．００３　　Ｒ＝５．２×１０−４Ωｃｍ
　　　　Ｂ＝＊なお、上記試料ｋとｌについては、負性
抵抗を示す温度がいずれも室温以上のため、Ｂ定数は定
義できなかった。図１は、上記試料ａ〜ｌの一部につい
ての抵抗率Ｒの温度変化を示したもので、Ｃｒの添加量
ＸがＸ＞０．０２になると、Ｖ２Ｏ３特有の転移を示す
が、いずれも０℃以下の温度で転移が終わるため、室温
以上では半導体相のみとなり、抵抗率は負の温度依存を
示す。

【００１３】前記各試料のＢ定数は、式（１）における
温度Ｔｏ、Ｔをそれぞれ０℃、２００℃に設定すると、
おおよそ２０００程度となり、実用に供しうる範囲内に
なっている。さらに特徴的なことは、例えば前記試料ｅ
の室温における抵抗率が５．７×１０−１Ωｃｍであり
、通常用いられている突入電流抑制素子より少なくとも
２桁は小さい値を示している。これは、室温から２００
℃付近までの抵抗変化を利用して突入電流抑制素子とし
て用いるならば、素子断面積を大幅に小さくできること
を示している。ただし、Ｃｒの添加量Ｘが０．２を越え
ると、抵抗率が大きくなるため、Ｂ定数は実用的なもの
の、抵抗値で従来の組成物と同レベルとなり、特に優れ
た特性を示すものとはならない。なお、格子置換しない
例えばＣ等の元素は、バナジウムカーバイトの析出を生
じて、突入電流抑制素子としての役目を果たさない。

【００１４】次に前記Ｃｒの添加量Ｘを０．０２とし、
焼成温度を変化させた場合の抵抗率の温度変化を調べた
結果を図２に示す。図２から分かるように、焼成温度が
低くなるほど抵抗値も増大し、転移カーブがブロードに
なり、転移温度が低くなり、本発明の目的にかなうもの
となる。従って０℃付近ないしはこれを越える転移温度
を持つ組成であっても、焼成条件により転移温度を下げ
ることができ、前記Ｃｒの添加量Ｘが０．００５以上で
あれば、１３００℃以上に焼成することにより、負性抵
抗を持たせることができる。従って、Ｃｒの添加量とし
て好適な範囲は、０．００５＜Ｘ＜０．２である。

【００１５】本発明において目的とする特性を有する酸
化物は、下記に列記するように、添加物としてＣｒ以外
にＡｌ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒあるいは希土類元素の
うちの一種以上のものを用いた場合にも得られる。 Ａｌ添加：ｘ＝０．００５　　Ｒ＝７．１×１０−４Ω
ｃｍ　　　　＊Ａｌ添加：ｘ＝０．０１　　　　Ｒ＝１
．９×１０−１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝２０００Ａｌ添加：
ｘ＝０．１　　　　　　Ｒ＝４．０×１００Ωｃｍ　　
　　　　Ｂ＝１７５０Ａｌ添加：ｘ＝０．３　　　　　
　Ｒ＝３．２×１０１Ωｃｍ　　　　　　Ｂ＝１８１０
Ｂｉ添加：ｘ＝０．００５　　Ｒ＝３．２×１０−３Ω
ｃｍ　　　　＊Ｂｉ添加：ｘ＝０．０１　　　　Ｒ＝８
．９×１０−１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝１４１０Ｂｉ添加：
ｘ＝０．１　　　　　　Ｒ＝７．２×１００Ωｃｍ　　
　　　　Ｂ＝１６３０Ｂｉ添加：ｘ＝０．３　　　　　
　Ｒ＝４．２×１０１Ωｃｍ　　　　　　Ｂ＝１２００
Ｓｃ添加：ｘ＝０．００５　　Ｒ＝５．１×１０−３Ω
ｃｍ　　　　＊Ｓｃ添加：ｘ＝０．０１　　　　Ｒ＝７
．６×１０−１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝５８０Ｓｃ添加：ｘ
＝０．１　　　　　　Ｒ＝５．０×１００Ωｃｍ　　　
　　　Ｂ＝１６００Ｓｃ添加：ｘ＝０．３　　　　　　
Ｒ＝５．１×１０１Ωｃｍ　　　　　　Ｂ＝１２００Ｈ
ｆ添加：ｘ＝０．００５　　Ｒ＝４．２×１０−３Ωｃ
ｍ　　　　＊Ｈｆ添加：ｘ＝０．０１　　　　Ｒ＝８．
２×１０−１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝１３４０Ｈｆ添加：ｘ
＝０．１　　　　　　Ｒ＝６．４×１００Ωｃｍ　　　
　　　Ｂ＝１５１０Ｈｆ添加：ｘ＝０．３　　　　　　
Ｒ＝８．７×１０１Ωｃｍ　　　　　　Ｂ＝１０１５Ｚ
ｒ添加：ｘ＝０．００５　　Ｒ＝１．８×１０−３Ωｃ
ｍ　　　　＊Ｚｒ添加：ｘ＝０．０１　　　　Ｒ＝４．
５×１０−１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝８７９Ｚｒ添加：ｘ＝
０．１　　　　　　Ｒ＝５．８×１００Ωｃｍ　　　　
　　Ｂ＝９００Ｚｒ添加：ｘ＝０．３　　　　　　Ｒ＝
２．７×１０１Ωｃｍ　　　　　　Ｂ＝１０１５Ｌａ添
加：ｘ＝０．００５　　Ｒ＝２．７×１０−３Ωｃｍ　
　　　＊Ｌａ添加：ｘ＝０．０１　　　　Ｒ＝３．９×
１０−１Ωｃｍ　　　　Ｂ＝１８７２Ｌａ添加：ｘ＝０
．１　　　　　　Ｒ＝６．７×１００Ωｃｍ　　　　　
　Ｂ＝１４１５Ｌａ添加：ｘ＝０．３　　　　　　Ｒ＝
５．４×１０１Ωｃｍ　　　　　　Ｂ＝１２００上記例
において、Ｂ定数記載の欄に＊印を付けたものは室温で
は負性抵抗を示さないものであり、おおよそ０℃〜２０
０℃の範囲では全領域にわたりＢ定数が定義できない。 上記例では希土類元素の代表例としてＬａを用いたが、
他の希土類元素によっても同様の特性が得られる。

【００１６】

【実施例２】次に前記モータの繰り返し動作等における
初期電流抑制効果を発揮するに好適な実施例について説
明する。本来前記（Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ３は、Ｃｒの
添加量により、金属相から半導体相への転移を示すもの
である。本発明では、こうした特性に着目し、０℃以上
で半導体相のみを生じ、かつ高温で抵抗変化が大きくな
るという（Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ３の特異な電気的性質
を積極的に利用するものである。図５は（Ｖ１−ｘＣｒ
ｘ）２Ｏ３系の抵抗変化率のＣｒの量ｘによる変化を示
したものである。 Ｃｒの量すなわちｘ＝０．００５の時、３００Ｋ付近で
金属的な振るまいから半導体的な挙動へ変わる。一方、
ｘを増加させていくにつれて、ｘ＝０．００５の時に３
００Ｋに現れた転移は低温にシフトし、やがて全領域で
半導体的挙動を示すようになる。但し図５から分かるよ
うに、抵抗の温度変化は温度領域と組成に依存している
。例えばＣｒの混合量ｘ＝０．１の時は、前記Ｂ定数は
　　３００Ｋ〜４５０Ｋの全温度領域で一定に近い。し
かるにｘが０．００７から０．１近くまでの範囲では高
温部で前記Ｂ定数が室温付近より大となっている。すな
わち、この範囲では室温付近（３００ｋ程度）における
抵抗変化率より高温部（４５０ｋ）における抵抗変化率
の方が大となっている。

【００１７】図６はＣｒの混合量ｘに対する３５０Ｋに
おけるＢ定数Ｂ３５０と、４５０ＫにおけるＢ定数Ｂ４
５０と３００ＫにおけるＢ定数Ｂ３００との比Ｂ４５０
／Ｂ３００を示すものである。前記比Ｂ４５０／Ｂ３０
０は、抵抗変化率の温度依存性を表示する値であり、Ｂ
３５０は繰り返し動作において、低温状態に復帰すると
思われる温度でのＢ定数を表示するものである。図６に
おいて、ｘが小さい領域で比Ｂ４５０／Ｂ３００が大き
くなっているのは、室温付近と４５０Ｋにおける抵抗変
化率（Ｂ定数）の差が大きいことを意味している。しか
しｘが０．００６以下になると比Ｂ４５０／Ｂ３００が
再び小さくなり、前記温度３００Ｋ〜４５０Ｋの温度の
全領域で抵抗変化率が一定になっていることを示してい
る。すなわち、図５中でｘ＝０．００５の場合、丁度金
属相へ転移する領域で、他の組成ｘ＝０．００７〜０．
１のように、室温付近でフラットな部分が現れないため
、見かけ上減少するのである。したがって、ｘ＝０．０
１以下では室温付近の抵抗変化が小さい温度領域は狭く
なっている。一方、ｘが０．１に近づくと、全領域で抵
抗変化が小さくなることを示している。

【００１８】総じて言えば、ｘが０．００７未満では室
温付近の抵抗変化が金属的になるので、実用上室温付近
における抵抗のバラツキとなるので、使用できない。ま
た、ｘが０．１を越えると一般的な使用温度範囲である
２７３Ｋ〜４７３Ｋ（０℃〜２００℃）の範囲では抵抗
の変化が小さく、また初期抵抗も増大するため、前記繰
り返し動作の目的に使用できない。これらの組成範囲に
ついて定量的な表現をとれば、図６において、前記比Ｂ
４５０／Ｂ３００がＢ４５０／Ｂ３００≧１．２であり
、またＢ３５０の値が１０００以下である。すなわち、
３５０Ｋまではなるべく抵抗の温度依存性（Ｂ定数）が
小さく、４５０Ｋ付近では逆に大きいことが望ましいの
である。

【００１９】以上のようなｘと抵抗変化率との関係を利
用して、モータ等の起動時の大電流制御の可能性につい
て検討した。前記（Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ３について、
前記した手法で素子を縦８ｍｍ、横１５ｍｍ、幅４ｍｍ
に形成し、電極およびヒートシンクを取付けて定電圧を
印加した時の電流変化を示したものである。なお、電圧
の印加サイクルとしては、１０秒印加、１０秒休止とし
た。

【００２０】図７から明らかなように、電流変化は素子
特性によって大きく変わる。すなわちｘ＝０．００６の
場合（ｘが小さく高温でＢ定数が大きい特性の場合）、
立ち上がり時間が早く、かつ繰り返しの際に最初の抵抗
値に戻っていない。これはｘ＝０．００６の場合の電気
特性そのものを反映していると考えられる。すなわち、
抵抗変化が大きいため、前述した定電圧印加では温度上
昇が大きく、また室温付近の抵抗変化も大きいため、初
期抵抗には戻りにくいと考えられる。逆にｘ＝０．１の
場合は、最終的な抵抗変化が小さいため、所定の電流値
より低い電流値で飽和してしまい、所定の電流値を得る
ことができない。その中間のｘ＝０．０２の特性の場合
、両者の中間で繰り返し特性および電流値ともに満足す
る。

【００２１】以上は代表的な試験結果について示したが
さらに、Ｃｒの添加量ｘを変え、前記寸法に作成したも
のについて、前記と同じ試験を行ない、添加量ｘに対し
て飽和電流、初期抵抗変化率（前記サイクル試験におけ
る１回目と２回目の抵抗初期値の変化率）を測定した結
果を次に示す。

【００２２】 　　ｘ（Ｃｒ）　　　　　　　　飽和電流（Ａ）　　初
期抵抗変化率（％）０．００６　　　　　　　　　　　
　１１．１　　　　　　　　　　６００．００８　　　
　　　　　　　　　１１．２　　　　　　　　　　４０
０．０１　　　　　　　　　　　　　　１０．５　　　
　　　　　　　２５０．０５　　　　　　　　　　　　
　　１０．８　　　　　　　　　　１５０．１　　　　
　　　　　　　　　　　　　　９．５　　　　　　　　
　　１５０．３　　　　　　　　　　　　　　　　　　
８．１　　　　　　　　　　１５上記の結果から分かる
ように、ｘが小さい場合は初期抵抗変化率が大きくなり
、一方、ｘが大きくなると、飽和電流が小さくなる。こ
れらの結果より、ｘの実用的な範囲は０．００７以上０
．１以下である。

【００２３】

【実施例３】上記Ｃｒの代わりにＡｌを添加元素として
用いたものについて、前記と同様の試験を行なった。そ
の結果を下記する。

【００２４】 　　ｘ（Ａｌ）　　　　　　　　飽和電流（Ａ）　　初
期抵抗変化率（％）０．００６　　　　　　　　　　　
　１１．３　　　　　　　　　　７００．００８　　　
　　　　　　　　　１１．４　　　　　　　　　　４２
０．０１　　　　　　　　　　　　　　１０．８　　　
　　　　　　　３１０．０２　　　　　　　　　　　　
　　１０．１　　　　　　　　　　２８０．０３　　　
　　　　　　　　　　　　　９．８　　　　　　　　　
　２００．０８　　　　　　　　　　　　　　１０．０
　　　　　　　　　　１８０．１　　　　　　　　　　
　　　　　　　　９．０　　　　　　　　　　１９０．
３　　　　　　　　　　　　　　　　　　７．４　　　
　　　　　　　１２この結果から明らかなように、Ａｌ
を添加元素として用いた場合にも、ｘが０．００７〜０
．１の範囲にあることが望ましい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１ないし４によれば、前述したＶ
２Ｏ３を中心としてＣｒ等の添加により室温付近以上で
負荷抵抗特性の電流制御素子を得るものであり、かつ、
負性抵抗領域でのＢ定数が２０００付近のものを利用し
該素子の低抵抗率化を図ることができるため、従来より
はるかに小型の電流制御素子でかつあまり薄型化する必
要のない機械的強度の大きなものが実現される。

【００２６】請求項５ないし７によれば、抵抗変化率が
室温付近から３５０Ｋ近傍までは小さく、それ以上では
大きくなるように素子を作成し、これを用いて電流制御
素子を構成したので、電源投入、休止を繰り返すモータ
等の大電流を流す負荷の繰り返し動作において、モータ
等の電流の滑らかな立ち上がりが実現されると共に、休
止期間において抵抗値が起動前の高い値に復帰し、繰り
返し動作におけるなめらかな感性的に優れた動作制御が
、制御回路を付加することなく、自己制御型のものとし
て実現できる。すなわち、本発明は、従来の半導体デバ
イスや、バイメタル、サーマルリレー等のスイッチング
素子の双方が達成しえない領域をうめるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の突入電流抑制に用いるに好適な電流制
御素子を構成する金属酸化物である三酸化二バナジウム
に対してクロムを種々に変化させた場合の抵抗率の温度
変化図である。

【図２】図１と同様に三酸化二バナジウムに対して所定
量のクロムを添加し、焼成温度を変化させた場合の抵抗
率の温度変化図である。

【図３】本発明の対象である電流制御素子の使用例を示
す回路図である。

【図４】（Ａ）は本発明の繰り返し動作に用いるに好適
な電流制御素子の抵抗率と温度との関係を説明する図、
（Ｂ）は繰り返し動作における該電流制御素子の電流の
立ち上がり特性を示す図である。

【図５】本発明の繰り返し動作に用いるに好適な電流制
御素子を構成する金属酸化物の抵抗率と温度との関係を
示す図である。

【図６】本発明の繰り返し動作に用いるに好適な電流制
御素子を構成する金属酸化物のＣｒ混合量に対するＢ定
数Ｂ３５０とＢ定数の比Ｂ４５０／Ｂ３００を示す図で
ある。

【図７】本発明の電流制御素子を繰り返し動作に用いた
場合の電流変化例を示す図である。

【符号の説明】

１　　突入電流抑制素子 ２　　整流平滑化回路 ３　　交流電源 ４　　電源スイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室温抵抗率が１０−１〜１０Ωｃｍで、か
   つ室温以上で負性抵抗特性を示す導電性酸化物からなる
   ことを特徴とする電流制御素子。
2. 【請求項２】請求項１において、前記導電性酸化物が（
   Ｖ１−ｘＭｘ）２Ｏ３（但しＭはＶと格子置換する１種
   または２種以上の元素）で表され、かつ０．００１＜Ｘ
   ＜０．２であることを特徴とする電流制御素子。
3. 【請求項３】請求項２において、前記元素ＭがＣｒ、Ａ
   ｌ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｈｆ、Ｚｒあるいは希土類であること
   を特徴とする電流制御素子。
4. 【請求項４】請求項１において、前記導電性酸化物が（
   Ｖ１−ｘＣｒｘ）２Ｏ３で表され、かつ０．００５＜ｘ
   ＜０．２であることを特徴とする電流制御素子。
5. 【請求項５】室温抵抗率が１０−１Ωｃｍ〜１０Ωｃｍ
   で、３００Ｋ〜４５０Ｋの範囲において、 Ｒ＝Ｒｏｅｘｐ｛Ｂ（Ｔ−１−Ｔ−１ｏ）｝（但しＲ、
   Ｒｏはそれぞれ温度Ｔ、Ｔｏにおける抵抗率、ＢはＢ定
   数）なる式で示されるＢ定数が室温付近では小さく、逆
   に高温で大きくなるような負性抵抗特性を有することを
   特徴とする電流制御素子。
6. 【請求項６】請求項５において、前記負性抵抗素子の３
   ５０ＫにおけるＢ定数Ｂ３５０　　、４５０Ｋにおける
   Ｂ定数と３００ＫにおけるＢ定数との比 Ｂ４５０／Ｂ３００が、それぞれ Ｂ３５０　　≦１０００、　　Ｂ４５０／Ｂ３００　　
   ≧１．２であることを特徴とする電流制御素子。
7. 【請求項７】請求項５または６において、前記負性抵抗
   素子が（Ｖ１−ｘＭｘ）２Ｏ３（但しＭはＣｒまたはＡ
   ｌ）で表され、かつ０．００７≦ｘ≦０．１０であるこ
   とを特徴とする電流制御素子。