JPH05251209A - サーミスタ用酸化物半導体 - Google Patents
サーミスタ用酸化物半導体Info
- Publication number
- JPH05251209A JPH05251209A JP4046733A JP4673392A JPH05251209A JP H05251209 A JPH05251209 A JP H05251209A JP 4046733 A JP4046733 A JP 4046733A JP 4673392 A JP4673392 A JP 4673392A JP H05251209 A JPH05251209 A JP H05251209A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermistor
- atomic
- oxide semiconductor
- heat resistance
- zirconium
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度センサに使用されるサーミスタ用酸化物
半導体において、１４００℃以下の温度領域で耐熱強度
および電気特性の安定性に優れたサーミスタ用酸化物半
導体を提供する。 【構成】 サーミスタ用酸化物半導体における構成金属
元素の組成の合計を１００原子％として、Ｚｒが５〜２
５原子％、Ｎｉが５〜１０原子％、Ａｌが５〜１５原子
％およびＭｎが残部の組成とすることにより、スピネル
相およびジルコニア相の両相の熱膨張係数差が小さくな
って耐熱強度および電気特性の安定性が向上する。
半導体において、１４００℃以下の温度領域で耐熱強度
および電気特性の安定性に優れたサーミスタ用酸化物半
導体を提供する。 【構成】 サーミスタ用酸化物半導体における構成金属
元素の組成の合計を１００原子％として、Ｚｒが５〜２
５原子％、Ｎｉが５〜１０原子％、Ａｌが５〜１５原子
％およびＭｎが残部の組成とすることにより、スピネル
相およびジルコニア相の両相の熱膨張係数差が小さくな
って耐熱強度および電気特性の安定性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、５０〜７００℃の温度
範囲における温度センサとして利用される負の抵抗温度
係数を有するサーミスタ用酸化物半導体に関する。
範囲における温度センサとして利用される負の抵抗温度
係数を有するサーミスタ用酸化物半導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のサーミスタ用酸化物半導
体は、マンガン、ニッケル等の複合酸化物からなるスピ
ネル相とジルコニア相の２相で構成され、構成元素の比
率を変えることにより所望の電気特性を満足するものを
得ていた。
体は、マンガン、ニッケル等の複合酸化物からなるスピ
ネル相とジルコニア相の２相で構成され、構成元素の比
率を変えることにより所望の電気特性を満足するものを
得ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、スピネル相とジルコニア相の熱膨張係数が
大きく異なるために１４００℃での焼成時や７００℃以
下での使用時にクラックが発生し易く、耐熱強度や電気
特性の安定性に問題点を有していた。
の構成では、スピネル相とジルコニア相の熱膨張係数が
大きく異なるために１４００℃での焼成時や７００℃以
下での使用時にクラックが発生し易く、耐熱強度や電気
特性の安定性に問題点を有していた。
【０００４】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、焼成時や７００℃以下での使用時における耐熱強度
を向上させ、構造および電気特性の両面で安定したサー
ミスタ用酸化物半導体を提供することを目的とする。
で、焼成時や７００℃以下での使用時における耐熱強度
を向上させ、構造および電気特性の両面で安定したサー
ミスタ用酸化物半導体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のサーミスタ用酸化物半導体は、構成金属元素
の組成の合計を１００原子％として、ジルコニウムが５
〜２５原子％、ニッケルが５〜１０原子％、アルミニウ
ムが５〜１５原子％およびマンガンが残部の組成からな
る複合酸化物とするものである。
に本発明のサーミスタ用酸化物半導体は、構成金属元素
の組成の合計を１００原子％として、ジルコニウムが５
〜２５原子％、ニッケルが５〜１０原子％、アルミニウ
ムが５〜１５原子％およびマンガンが残部の組成からな
る複合酸化物とするものである。
【０００６】
【作用】この構成により、適量のアルミニウムを含有さ
せたためにスピネル相およびジルコニア相の両相の熱膨
張係数差が小さくなり、７００℃以下での使用時および
１４００℃での焼成における耐熱強度が向上するととも
に電気特性の安定なサーミスタ用酸化物半導体を得るこ
とができる。
せたためにスピネル相およびジルコニア相の両相の熱膨
張係数差が小さくなり、７００℃以下での使用時および
１４００℃での焼成における耐熱強度が向上するととも
に電気特性の安定なサーミスタ用酸化物半導体を得るこ
とができる。
【０００７】
（実施例１）以下本発明の第１の実施例について説明す
る。後述の（表１）に示す各種組成のサーミスタ（試料
No.１〜１４）を次の製造方法で作成した。ただし、試
料No.１，２は従来例である。また、組成比は酸素を除
外して金属元素の合計を１００原子％として示してい
る。製造工程を例示すると、まず所定の組成となるよう
に秤量した各金属元素の酸化物または炭酸化物の原料を
ボールミルで湿式混合し、その混合物のスラリーを乾燥
後１０００℃で仮焼し、その仮焼物を再びボールミルで
湿式粉砕した。次に、得られた湿式粉砕後のスラリーを
乾燥させた後、ポリビニルアルコールをバインダとして
添加混合し、直径４０mm、厚み２０mmのブロック状に成
形した。そして、この成形体を１４００℃で２時間空気
中で焼成し、焼成後のブロック状焼結体に銀電極を設け
た。
る。後述の（表１）に示す各種組成のサーミスタ（試料
No.１〜１４）を次の製造方法で作成した。ただし、試
料No.１，２は従来例である。また、組成比は酸素を除
外して金属元素の合計を１００原子％として示してい
る。製造工程を例示すると、まず所定の組成となるよう
に秤量した各金属元素の酸化物または炭酸化物の原料を
ボールミルで湿式混合し、その混合物のスラリーを乾燥
後１０００℃で仮焼し、その仮焼物を再びボールミルで
湿式粉砕した。次に、得られた湿式粉砕後のスラリーを
乾燥させた後、ポリビニルアルコールをバインダとして
添加混合し、直径４０mm、厚み２０mmのブロック状に成
形した。そして、この成形体を１４００℃で２時間空気
中で焼成し、焼成後のブロック状焼結体に銀電極を設け
た。
【０００８】このようにして製造されたサーミスタの試
料No.１〜１４について、２５℃における比抵抗および
２５℃と５０℃におけるサーミスタ定数をそれぞれ測定
した。また、耐熱強度は焼結体を１２００℃の温度で１
０分間保持し、１時間当たり９００℃の速度で急熱急冷
する試験でのクラック発生率によって評価した。その測
定評価結果を（表１）に示す。
料No.１〜１４について、２５℃における比抵抗および
２５℃と５０℃におけるサーミスタ定数をそれぞれ測定
した。また、耐熱強度は焼結体を１２００℃の温度で１
０分間保持し、１時間当たり９００℃の速度で急熱急冷
する試験でのクラック発生率によって評価した。その測
定評価結果を（表１）に示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】この（表１）から明らかなように、アルミ
ニウムを５〜１５原子％含有する本実施例の試料No.３
〜１３のサーミスタは、従来例の試料No.１，２のサー
ミスタと比べてクラック発生率が大幅に減少し、従来の
電気特性を保有した状態で従来の焼成時におけるクラッ
クの発生をかなり抑えることができた。特に、試料No.
７〜１３のサーミスタにおいては、マグネシウム、イッ
トリウム、カルシウムの添加物を添加することによって
ジルコニアの単斜晶相と正方晶相との相変態が抑制さ
れ、クラックの発生を完全に抑止できた。
ニウムを５〜１５原子％含有する本実施例の試料No.３
〜１３のサーミスタは、従来例の試料No.１，２のサー
ミスタと比べてクラック発生率が大幅に減少し、従来の
電気特性を保有した状態で従来の焼成時におけるクラッ
クの発生をかなり抑えることができた。特に、試料No.
７〜１３のサーミスタにおいては、マグネシウム、イッ
トリウム、カルシウムの添加物を添加することによって
ジルコニアの単斜晶相と正方晶相との相変態が抑制さ
れ、クラックの発生を完全に抑止できた。
【００１１】しかし試料No.１４のように、添加物を大
量に添加するとジルコニアの単斜晶相に複合できずに添
加物が析出残留してしまい、クラックの発生は抑止でき
るものの電気特性が不安定になる。したがってこれらの
添加物の総量は、ジルコニウム１００に対して原子比で
２０以下の割合であることが望ましい。なお、アルミニ
ウムの組成比は、５原子％未満の場合はクラックの発生
を抑制する効果が小さく、１５原子％を超える場合は焼
結性が悪くなるため実用的でなく、５〜１５原子％の範
囲が適当である。
量に添加するとジルコニアの単斜晶相に複合できずに添
加物が析出残留してしまい、クラックの発生は抑止でき
るものの電気特性が不安定になる。したがってこれらの
添加物の総量は、ジルコニウム１００に対して原子比で
２０以下の割合であることが望ましい。なお、アルミニ
ウムの組成比は、５原子％未満の場合はクラックの発生
を抑制する効果が小さく、１５原子％を超える場合は焼
結性が悪くなるため実用的でなく、５〜１５原子％の範
囲が適当である。
【００１２】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について以下に説明する。実施例１では従来のマンガ
ン、ニッケルおよびジルコニウムの三元系酸化物にアル
ミニウム等を加えた例を説明したが、本実施例では従来
のマンガン、ニッケル、クロムおよびジルコニウムの四
元系酸化物にアルミニウム等を加えた例について説明す
る。
について以下に説明する。実施例１では従来のマンガ
ン、ニッケルおよびジルコニウムの三元系酸化物にアル
ミニウム等を加えた例を説明したが、本実施例では従来
のマンガン、ニッケル、クロムおよびジルコニウムの四
元系酸化物にアルミニウム等を加えた例について説明す
る。
【００１３】後述の（表２）に示す各種組成のサーミス
タ（試料No.２１〜３４）を実施例１と同様の方法で作
製し、実施例１と同様の方法で電気特性およびクラック
発生率を測定評価した。その測定評価結果を（表２）に
示す。ただし、試料No.２１，２２は従来例である。
タ（試料No.２１〜３４）を実施例１と同様の方法で作
製し、実施例１と同様の方法で電気特性およびクラック
発生率を測定評価した。その測定評価結果を（表２）に
示す。ただし、試料No.２１，２２は従来例である。
【００１４】
【表２】
【００１５】この（表２）から明らかなように、アルミ
ニウムを５〜１５原子％含有する試料No.２３〜３３の
サーミスタは、試料No.２１，２２の従来例のサーミス
タと比べて実施例１の場合と同様、クラック発生率が大
幅に減少し、従来の電気特性を保有した状態で焼成時の
クラックの発生をかなり抑制することができた。特に試
料No.２７〜３３のサーミスタでは、マグネシウム、イ
ットリウム、カルシウムの添加物を添加することによっ
て実施例１の場合と同様、クラックの発生を完全に抑止
できる効果が得られた。
ニウムを５〜１５原子％含有する試料No.２３〜３３の
サーミスタは、試料No.２１，２２の従来例のサーミス
タと比べて実施例１の場合と同様、クラック発生率が大
幅に減少し、従来の電気特性を保有した状態で焼成時の
クラックの発生をかなり抑制することができた。特に試
料No.２７〜３３のサーミスタでは、マグネシウム、イ
ットリウム、カルシウムの添加物を添加することによっ
て実施例１の場合と同様、クラックの発生を完全に抑止
できる効果が得られた。
【００１６】しかし試料No.３４に示すように、添加物
の添加量が大量になると実施例１の場合と同様、電気特
性が不安定になり、実用的には添加物の総量はジルコニ
ウム１００に対して原子比で２０以下の割合であること
が望ましい。
の添加量が大量になると実施例１の場合と同様、電気特
性が不安定になり、実用的には添加物の総量はジルコニ
ウム１００に対して原子比で２０以下の割合であること
が望ましい。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明は、マンガンを主成
分としてニッケルおよびジルコニウムを含有する、また
はこれらにさらにクロムを加えた従来のサーミスタ用酸
化物半導体に適量のアルミニウムを含有させることによ
り、１４００℃以下の温度領域での耐熱強度を向上さ
せ、特にこれらの組成にさらにマグネシウム、イットリ
ウム、カルシウムの少なくとも１種を添加することによ
って耐熱強度をより一層向上させることができる優れた
サーミスタ用酸化物半導体を実現できるものである。
分としてニッケルおよびジルコニウムを含有する、また
はこれらにさらにクロムを加えた従来のサーミスタ用酸
化物半導体に適量のアルミニウムを含有させることによ
り、１４００℃以下の温度領域での耐熱強度を向上さ
せ、特にこれらの組成にさらにマグネシウム、イットリ
ウム、カルシウムの少なくとも１種を添加することによ
って耐熱強度をより一層向上させることができる優れた
サーミスタ用酸化物半導体を実現できるものである。
Claims (3)
- 【請求項１】構成金属元素の組成の合計を１００原子％
として、ジルコニウムが５〜２５原子％、ニッケルが５
〜１０原子％、アルミニウムが５〜１０原子％およびマ
ンガンが残部からなるサーミスタ用酸化物半導体。 - 【請求項２】構成金属元素の組成の合計を１００原子％
として、ジルコニウムが５〜２５原子％、ニッケルが５
〜１０原子％、クロムが０．５〜２．０原子％、アルミ
ニウムが５〜１５原子％およびマンガンが残部からなる
サーミスタ用酸化物半導体。 - 【請求項３】ジルコニウムの含有量１００に対して、マ
グネシウム、カルシウムおよびイットリウムのうち少な
くとも１種の金属元素を原子比で２０以下（ただし、０
は含まない）の割合で添加した請求項１または２記載の
サーミスタ用酸化物半導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046733A JPH05251209A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | サーミスタ用酸化物半導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046733A JPH05251209A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | サーミスタ用酸化物半導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251209A true JPH05251209A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12755537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4046733A Pending JPH05251209A (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | サーミスタ用酸化物半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251209A (ja) |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4046733A patent/JPH05251209A/ja active Pending
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