JPH05315106A - チタン酸バリウム系セラミックス半導体およびその製造方法 - Google Patents
チタン酸バリウム系セラミックス半導体およびその製造方法Info
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- JPH05315106A JPH05315106A JP4143258A JP14325892A JPH05315106A JP H05315106 A JPH05315106 A JP H05315106A JP 4143258 A JP4143258 A JP 4143258A JP 14325892 A JP14325892 A JP 14325892A JP H05315106 A JPH05315106 A JP H05315106A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 二酸化ケイ素の添加量と酸化チタンの過剰量
の合計が2.０〜4.０モル％に設定されており、かつ、空
孔率が２％以下に制御されているチタン酸バリウム系セ
ラミックス半導体および、これを製造するために、平均
粒径が１０μｍ以下の二酸化ケイ素を原料としたチタン
酸バリウム系セラミックス半導体の製造方法。 【効果】 緻密な粒子構造のチタン酸バリウム系セラミ
ックス半導体が得られるため、電圧印加時の電流密度の
局所的な増大が起こりにくくなり、高電圧まで熱応力に
よる破壊が起こりにくくなる。
の合計が2.０〜4.０モル％に設定されており、かつ、空
孔率が２％以下に制御されているチタン酸バリウム系セ
ラミックス半導体および、これを製造するために、平均
粒径が１０μｍ以下の二酸化ケイ素を原料としたチタン
酸バリウム系セラミックス半導体の製造方法。 【効果】 緻密な粒子構造のチタン酸バリウム系セラミ
ックス半導体が得られるため、電圧印加時の電流密度の
局所的な増大が起こりにくくなり、高電圧まで熱応力に
よる破壊が起こりにくくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気抵抗がＰＴＣ特性
（正の温度係数特性）を示すチタン酸バリウム系セラミ
ックス半導体およびその製造方法に関するものである。
（正の温度係数特性）を示すチタン酸バリウム系セラミ
ックス半導体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）に微
量のＢｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｓｂあるいは、希土類元素
を添加したチタン酸バリウム系セラミックス半導体がＰ
ＴＣ特性を有することは従来より知られている。
量のＢｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｓｂあるいは、希土類元素
を添加したチタン酸バリウム系セラミックス半導体がＰ
ＴＣ特性を有することは従来より知られている。
【０００３】例えば、特開昭５３−５９８８８号公報に
は、チタン酸バリウムに希土類元素、Ｔａ、Ｎｂまたは
Ｓｂを添加すると共に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）を添
加し、酸素の存在下で焼成することによって、優れた電
気特性を有するチタン酸バリウム系セラミックス半導体
が得られることが開示されている。
は、チタン酸バリウムに希土類元素、Ｔａ、Ｎｂまたは
Ｓｂを添加すると共に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）を添
加し、酸素の存在下で焼成することによって、優れた電
気特性を有するチタン酸バリウム系セラミックス半導体
が得られることが開示されている。
【０００４】また、特開昭５３−７５４９５号公報に
は、上記のチタン酸バリウム系セラミックス半導体に過
剰の酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を1.０〜5.０モル％、二酸
化ケイ素を0.5 〜10.0モル％を添加すれば、破壊電圧が
高くなると共に、熱衝撃を受けても破壊しにくくなるこ
とが述べられている。
は、上記のチタン酸バリウム系セラミックス半導体に過
剰の酸化チタン（ＴｉＯ2 ）を1.０〜5.０モル％、二酸
化ケイ素を0.5 〜10.0モル％を添加すれば、破壊電圧が
高くなると共に、熱衝撃を受けても破壊しにくくなるこ
とが述べられている。
【０００５】さらに、特開昭５７−５３９０２号公報で
は、酸化チタンの過剰量を0.５〜2.０モル％にし、二酸
化ケイ素の添加量を0.5 〜2.５モル％にすることによ
り、二重構造（粒径の大きい粒子と小さい粒子が混在し
た結晶構造）を有するチタン酸バリウム系セラミックス
半導体が得られることが開示されており、これにより、
耐電圧が高く、電流変動が少なくなると記載されてい
る。
は、酸化チタンの過剰量を0.５〜2.０モル％にし、二酸
化ケイ素の添加量を0.5 〜2.５モル％にすることによ
り、二重構造（粒径の大きい粒子と小さい粒子が混在し
た結晶構造）を有するチタン酸バリウム系セラミックス
半導体が得られることが開示されており、これにより、
耐電圧が高く、電流変動が少なくなると記載されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、組織の粒子において大きな粒子径の差を有
し、チタン酸バリウム系セラミックス半導体に電圧を印
加すると、局所的に電流密度が高くなることがあり、こ
れによって、局部加熱が起こり、そのときの熱応力でチ
タン酸バリウム系セラミックス半導体が破壊されること
があるという問題点を有している。
構成では、組織の粒子において大きな粒子径の差を有
し、チタン酸バリウム系セラミックス半導体に電圧を印
加すると、局所的に電流密度が高くなることがあり、こ
れによって、局部加熱が起こり、そのときの熱応力でチ
タン酸バリウム系セラミックス半導体が破壊されること
があるという問題点を有している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るチ
タン酸バリウム系セラミックス半導体は、上記の課題を
解決するために、Ｂｉまたは希土類元素等の半導体化剤
と、二酸化ケイ素と、過剰な酸化チタンとを含むチタン
酸バリウム系セラミックス半導体において、二酸化ケイ
素の添加量と酸化チタンの過剰量の合計が2.０〜4.０モ
ル％に設定されており、かつ、空孔率が２％以下に制御
されていることを特徴としている。
タン酸バリウム系セラミックス半導体は、上記の課題を
解決するために、Ｂｉまたは希土類元素等の半導体化剤
と、二酸化ケイ素と、過剰な酸化チタンとを含むチタン
酸バリウム系セラミックス半導体において、二酸化ケイ
素の添加量と酸化チタンの過剰量の合計が2.０〜4.０モ
ル％に設定されており、かつ、空孔率が２％以下に制御
されていることを特徴としている。
【０００８】請求項２の発明に係るチタン酸バリウム系
セラミックス半導体の製造方法は、上記の課題を解決す
るために、原料として少なくとも炭酸バリウムと、Ｂｉ
または希土類元素等の半導体化剤と、二酸化ケイ素と、
過剰な酸化チタンとを混合し、焼成することによりチタ
ン酸バリウム系セラミックス半導体を製造する方法にお
いて、上記の二酸化ケイ素の平均粒径が１０μｍ以下に
設定されていることを特徴としている。
セラミックス半導体の製造方法は、上記の課題を解決す
るために、原料として少なくとも炭酸バリウムと、Ｂｉ
または希土類元素等の半導体化剤と、二酸化ケイ素と、
過剰な酸化チタンとを混合し、焼成することによりチタ
ン酸バリウム系セラミックス半導体を製造する方法にお
いて、上記の二酸化ケイ素の平均粒径が１０μｍ以下に
設定されていることを特徴としている。
【０００９】
【作用】請求項１の構成によれば、Ｂｉまたは希土類元
素等の半導体化剤と、二酸化ケイ素と、過剰な酸化チタ
ンとを含むチタン酸バリウム系セラミックス半導体にお
いて、二酸化ケイ素の添加量と酸化チタンの過剰量の合
計が2.０〜4.０モル％に設定されており、かつ、空孔率
が２％以下に制御されているので、緻密な粒子構造にな
る。これにより、組織を構成する粒子において、均一で
微細な粒子径を有することによって、電圧印加時の電流
密度の局所的な増大が起こりにくくなるため、高電圧ま
で熱応力による破壊が起こりにくくなる。
素等の半導体化剤と、二酸化ケイ素と、過剰な酸化チタ
ンとを含むチタン酸バリウム系セラミックス半導体にお
いて、二酸化ケイ素の添加量と酸化チタンの過剰量の合
計が2.０〜4.０モル％に設定されており、かつ、空孔率
が２％以下に制御されているので、緻密な粒子構造にな
る。これにより、組織を構成する粒子において、均一で
微細な粒子径を有することによって、電圧印加時の電流
密度の局所的な増大が起こりにくくなるため、高電圧ま
で熱応力による破壊が起こりにくくなる。
【００１０】請求項２の構成によれば、原料として少な
くとも炭酸バリウムと、Ｂｉまたは希土類元素等の半導
体化剤と、二酸化ケイ素と、過剰な酸化チタンとを混合
し、焼成することによりチタン酸バリウム系セラミック
ス半導体を製造する方法において、上記の二酸化ケイ素
の平均粒径が１０μｍ以下に設定されているので、空孔
率が２％以下の緻密なチタン酸バリウム系セラミックス
半導体を製造することができる。
くとも炭酸バリウムと、Ｂｉまたは希土類元素等の半導
体化剤と、二酸化ケイ素と、過剰な酸化チタンとを混合
し、焼成することによりチタン酸バリウム系セラミック
ス半導体を製造する方法において、上記の二酸化ケイ素
の平均粒径が１０μｍ以下に設定されているので、空孔
率が２％以下の緻密なチタン酸バリウム系セラミックス
半導体を製造することができる。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図３に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１２】本実施例では、炭酸バリウム（ＢａＣ
Ｏ3 ）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）、酸化チタ
ン（ＴｉＯ2 ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、炭酸マン
ガン（ＭｎＣＯ3 ）、酸化ディスプロシウム（Ｄｙ2 Ｏ
3 ）を表１〜５の組成（モル％）に配合して、チタン酸
バリウム系セラミックス半導体試料を作製した。
Ｏ3 ）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）、酸化チタ
ン（ＴｉＯ2 ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、炭酸マン
ガン（ＭｎＣＯ3 ）、酸化ディスプロシウム（Ｄｙ2 Ｏ
3 ）を表１〜５の組成（モル％）に配合して、チタン酸
バリウム系セラミックス半導体試料を作製した。
【００１３】炭酸バリウムおよび酸化チタンは、チタン
酸バリウム系セラミックス半導体の主成分であり、これ
らがチタン酸バリウムの骨格を構成する。また、過剰の
酸化チタンは、チタン酸バリウム系セラミックス半導体
を安定化する。
酸バリウム系セラミックス半導体の主成分であり、これ
らがチタン酸バリウムの骨格を構成する。また、過剰の
酸化チタンは、チタン酸バリウム系セラミックス半導体
を安定化する。
【００１４】炭酸ストロンチウムの成分であるＳｒは、
チタン酸バリウム骨格のＢａと置換し、これにより、チ
タン酸バリウム系セラミックス半導体のキュリー点を移
動させることができる。二酸化ケイ素は、過剰の酸化チ
タンと同様に、チタン酸バリウム系セラミックス半導体
を安定化する。炭酸マンガンの成分であるＭｎは粒界障
壁を高くするための、いわゆる鉱化剤として働く。これ
により、室温の比抵抗を制御できる。酸化ディスプロシ
ウムの成分であるＤｙは、チタン酸バリウムを半導体化
するための不純物として働き、上記Ｍｎと同様、室温の
比抵抗を制御できる。
チタン酸バリウム骨格のＢａと置換し、これにより、チ
タン酸バリウム系セラミックス半導体のキュリー点を移
動させることができる。二酸化ケイ素は、過剰の酸化チ
タンと同様に、チタン酸バリウム系セラミックス半導体
を安定化する。炭酸マンガンの成分であるＭｎは粒界障
壁を高くするための、いわゆる鉱化剤として働く。これ
により、室温の比抵抗を制御できる。酸化ディスプロシ
ウムの成分であるＤｙは、チタン酸バリウムを半導体化
するための不純物として働き、上記Ｍｎと同様、室温の
比抵抗を制御できる。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】 次に、上記のチタン酸バリウム系セラミックス半導体試
料の製造方法を説明する。
料の製造方法を説明する。
【００２０】まず、上記の配合物をイオン交換水とナイ
ロンコーティングした鉄球と一緒にボールミルに投入
し、２４時間湿式混合した。それから、これをろ過、乾
燥し、１１００〜１１５０℃の温度で１〜５時間仮焼し
た。次に、仮焼した試料を粉砕し、これにバインダーと
してのポリビニールアルコール（ＰＶＡ）を２重量％含
んだ水溶液を加えてスラリーとし、スプレードライヤー
により造粒乾燥した。
ロンコーティングした鉄球と一緒にボールミルに投入
し、２４時間湿式混合した。それから、これをろ過、乾
燥し、１１００〜１１５０℃の温度で１〜５時間仮焼し
た。次に、仮焼した試料を粉砕し、これにバインダーと
してのポリビニールアルコール（ＰＶＡ）を２重量％含
んだ水溶液を加えてスラリーとし、スプレードライヤー
により造粒乾燥した。
【００２１】造粒粉は、円盤状成形器に充填され、これ
を1.０トン／cm2 の圧力で押圧することにより、直径１
６.4 mm 、厚さ2.５ mm の円盤に成形された。それから
成形品を焼成鞘に詰め、電気炉で３℃／min の昇温速度
で加熱し、１３００〜１３８０℃で０〜１０時間保持し
て焼成した後、３〜0.５℃／min の降温速度で冷却し
た。
を1.０トン／cm2 の圧力で押圧することにより、直径１
６.4 mm 、厚さ2.５ mm の円盤に成形された。それから
成形品を焼成鞘に詰め、電気炉で３℃／min の昇温速度
で加熱し、１３００〜１３８０℃で０〜１０時間保持し
て焼成した後、３〜0.５℃／min の降温速度で冷却し
た。
【００２２】以上のようにして、直径１３.5 mm 、厚さ
2.０ mm の円盤状の試料が作製された。
2.０ mm の円盤状の試料が作製された。
【００２３】上記の試料に、両面に銀ペーストおよびカ
バー用銀ペーストを焼き付けて、オーミック・コンタク
トさせた電極を形成し、比抵抗、破壊電圧、ＰＴＣ特
性、空孔率を測定した。
バー用銀ペーストを焼き付けて、オーミック・コンタク
トさせた電極を形成し、比抵抗、破壊電圧、ＰＴＣ特
性、空孔率を測定した。
【００２４】これらの測定方法は以下の通りである。
【００２５】（１）比抵抗の測定方法 試料を測定用の試料ホルダーに取り付け、２５℃に保た
れたタバイ・エスペック社製の測定槽（MINI-SUBZERO M
C-810P）内に装着して、横河ヒューレット・パッカード
社製の直流抵抗計（マルチメーター 3878A)を用いて電
気抵抗を測定した。
れたタバイ・エスペック社製の測定槽（MINI-SUBZERO M
C-810P）内に装着して、横河ヒューレット・パッカード
社製の直流抵抗計（マルチメーター 3878A)を用いて電
気抵抗を測定した。
【００２６】試料の径および厚さについては予め測定し
ておき、次式により比抵抗（ρ）を算出した。 ρ ＝ Ｒ・Ｓ／ｔ ρ：比抵抗 （Ωcm） Ｒ：電気抵抗の測定値 （Ω） Ｓ：電極の面積 （cm2 ） ｔ：試料の厚さ （cm） （２）破壊電圧の測定方法 試料を測定用の試料ホルダーに取り付け、高砂社製の交
流安定化電源（FREQU-ENCY CONVERSION AC POWER SUPPL
Y AA330F, FR-EQUENCY/VOLTAGE CONTROLLER FOA1MG) 、
ヒューレット・パッカード社製の交流抵抗計（マルチメ
ーター 3457A)および交流電流計（マルチメーター AD
VANTEST)を接続し、印加電圧を１００ mV から徐々に上
げながら、そのときの電流を測定した。
ておき、次式により比抵抗（ρ）を算出した。 ρ ＝ Ｒ・Ｓ／ｔ ρ：比抵抗 （Ωcm） Ｒ：電気抵抗の測定値 （Ω） Ｓ：電極の面積 （cm2 ） ｔ：試料の厚さ （cm） （２）破壊電圧の測定方法 試料を測定用の試料ホルダーに取り付け、高砂社製の交
流安定化電源（FREQU-ENCY CONVERSION AC POWER SUPPL
Y AA330F, FR-EQUENCY/VOLTAGE CONTROLLER FOA1MG) 、
ヒューレット・パッカード社製の交流抵抗計（マルチメ
ーター 3457A)および交流電流計（マルチメーター AD
VANTEST)を接続し、印加電圧を１００ mV から徐々に上
げながら、そのときの電流を測定した。
【００２７】そして、印加電圧に対して電流値をプロッ
トし、電流の極小値を示す電圧を破壊電圧とした。
トし、電流の極小値を示す電圧を破壊電圧とした。
【００２８】（３）ＰＴＣ特性の測定方法 試料を測定用の試料ホルダーに取り付け、上記の測定槽
内に装着して、−５０〜１８０℃までの温度変化に対す
る試料の電気抵抗の変化を上記の直流抵抗計を用いて測
定した。
内に装着して、−５０〜１８０℃までの温度変化に対す
る試料の電気抵抗の変化を上記の直流抵抗計を用いて測
定した。
【００２９】それから、上記（１）と同様に、比抵抗を
算出し、温度に対して比抵抗をプロットした。そして、
キュリー点付近で急激な立ち上がったときの比抵抗と、
２５℃における比抵抗との比を求め、その桁数をＰＴＣ
効果を評価するための尺度とした。これが大きいほど、
比抵抗の立ち上がり幅が大きいことを示す。
算出し、温度に対して比抵抗をプロットした。そして、
キュリー点付近で急激な立ち上がったときの比抵抗と、
２５℃における比抵抗との比を求め、その桁数をＰＴＣ
効果を評価するための尺度とした。これが大きいほど、
比抵抗の立ち上がり幅が大きいことを示す。
【００３０】（４）空孔率の測定方法 島津製作所製の乾式自動密度計によって真密度を測定
し、次式より空孔率を求めた。 Ｐ ＝ （（ρt −ρa ）／ρt ）×１００ 〔％〕 Ｐ ：空孔率 ρt ：真密度 ρa ：嵩密度 表１〜５に示した組成の試料について、上記の測定方法
によって得られた比抵抗、破壊電圧、ＰＴＣ効果、空孔
率の測定結果を表６〜１０に示す。また、この測定結果
に基づいて、チタン酸バリウム系セラミックス半導体と
しての適否を判定し、その結果を適したものから順に
○、△、×の３段階で示した。
し、次式より空孔率を求めた。 Ｐ ＝ （（ρt −ρa ）／ρt ）×１００ 〔％〕 Ｐ ：空孔率 ρt ：真密度 ρa ：嵩密度 表１〜５に示した組成の試料について、上記の測定方法
によって得られた比抵抗、破壊電圧、ＰＴＣ効果、空孔
率の測定結果を表６〜１０に示す。また、この測定結果
に基づいて、チタン酸バリウム系セラミックス半導体と
しての適否を判定し、その結果を適したものから順に
○、△、×の３段階で示した。
【００３１】表６は、表１の組成から明らかなように、
酸化ディスプロシウムの添加量を変えたときの諸物性の
変化を示している。
酸化ディスプロシウムの添加量を変えたときの諸物性の
変化を示している。
【００３２】試料番号１〜７の試料は、比較例を示して
いる。これらの試料では、比抵抗は低いけれども、ＰＴ
Ｃ効果および破壊電圧が充分でない。焼結時、降温速度
を遅くすれば、比抵抗を３０〜５０Ωcmに制御すること
はできるが、ＰＴＣ効果、破壊電圧の大幅な向上は見ら
れなかった。
いる。これらの試料では、比抵抗は低いけれども、ＰＴ
Ｃ効果および破壊電圧が充分でない。焼結時、降温速度
を遅くすれば、比抵抗を３０〜５０Ωcmに制御すること
はできるが、ＰＴＣ効果、破壊電圧の大幅な向上は見ら
れなかった。
【００３３】試料番号７の試料の粒子構造を示す電子顕
微鏡写真を図３に示す。拡大倍率は５００倍である。
微鏡写真を図３に示す。拡大倍率は５００倍である。
【００３４】
【表６】 表７は、表２の組成から明らかなように、酸化チタンの
過剰量を変えたときの諸物性の変化を示している。
過剰量を変えたときの諸物性の変化を示している。
【００３５】
【表７】 試料番号８の試料は比較例を示しており、比抵抗が高い
にもかかわらず、ＰＴＣ効果および破壊電圧が共に低い
ため、実用的ではない。
にもかかわらず、ＰＴＣ効果および破壊電圧が共に低い
ため、実用的ではない。
【００３６】これに対し、酸化チタンの過剰量を多くし
た試料番号１０〜１４の試料では、ＰＴＣ効果、破壊電
圧ともに大幅に向上している。しかしながら、酸化チタ
ンの過剰量が多過ぎると、試料番号１５の試料のよう
に、逆に特性が悪化している。
た試料番号１０〜１４の試料では、ＰＴＣ効果、破壊電
圧ともに大幅に向上している。しかしながら、酸化チタ
ンの過剰量が多過ぎると、試料番号１５の試料のよう
に、逆に特性が悪化している。
【００３７】表８は、表３の組成から明らかなように、
二酸化ケイ素の添加量を変えたときの諸物性の変化を示
している。
二酸化ケイ素の添加量を変えたときの諸物性の変化を示
している。
【００３８】
【表８】 試料番号１６の試料は比較例を示しており、比抵抗が高
いにもかかわらず、ＰＴＣ効果および破壊電圧が共に低
いため、実用的ではない。
いにもかかわらず、ＰＴＣ効果および破壊電圧が共に低
いため、実用的ではない。
【００３９】これに対し、酸化チタンの過剰量を多くし
た試料番号１８〜２１の試料では、ＰＴＣ効果、破壊電
圧ともに大幅に向上している。しかしながら、二酸化ケ
イ素の添加量を3.５モル％以上にすると、試料番号２２
の試料のように、比抵抗だけが大きくなるため、逆に特
性が悪化している。
た試料番号１８〜２１の試料では、ＰＴＣ効果、破壊電
圧ともに大幅に向上している。しかしながら、二酸化ケ
イ素の添加量を3.５モル％以上にすると、試料番号２２
の試料のように、比抵抗だけが大きくなるため、逆に特
性が悪化している。
【００４０】試料番号１９の試料の粒子構造を示す電子
顕微鏡写真を図１および図２に示す。図１の拡大倍率は
５００倍であり、図２の拡大倍率は１０００倍である。
顕微鏡写真を図１および図２に示す。図１の拡大倍率は
５００倍であり、図２の拡大倍率は１０００倍である。
【００４１】表９は、表４から明らかなように、マンガ
ンの添加量を変えたときの諸物性の変化を示している。
ンの添加量を変えたときの諸物性の変化を示している。
【００４２】マンガンの添加量を0.08モル％以上にする
と、試料番号２６の試料のように、比抵抗が急激に増大
し、実用的でなくなることが分かる。
と、試料番号２６の試料のように、比抵抗が急激に増大
し、実用的でなくなることが分かる。
【００４３】
【表９】 表１０は、表５から明らかなように、二酸化ケイ素の平
均粒径を変えたときの諸物性の変化を示している。
均粒径を変えたときの諸物性の変化を示している。
【００４４】平均粒径が５μｍの二酸化ケイ素を原料と
した試料番号１９の試料と、平均粒径が４０μｍの二酸
化ケイ素を原料とした試料番号２７の試料を比較する
と、試料番号２７の試料は比抵抗の低下に伴って破壊電
圧も低下し、空孔率も大きく増加した。また、試料番号
１９の試料と、平均粒径が0.012 μｍの二酸化ケイ素を
原料とした試料番号２８の試料を比較すると、試料番号
２８の試料は比抵抗に対する破壊電圧が高くなり、空孔
率が大幅に減少した。
した試料番号１９の試料と、平均粒径が４０μｍの二酸
化ケイ素を原料とした試料番号２７の試料を比較する
と、試料番号２７の試料は比抵抗の低下に伴って破壊電
圧も低下し、空孔率も大きく増加した。また、試料番号
１９の試料と、平均粒径が0.012 μｍの二酸化ケイ素を
原料とした試料番号２８の試料を比較すると、試料番号
２８の試料は比抵抗に対する破壊電圧が高くなり、空孔
率が大幅に減少した。
【００４５】また、平均粒径が１０μｍ以下の二酸化ケ
イ素を配合原料として用いると、チタン酸バリウム系セ
ラミックス半導体の空孔率を２％以下に制御できること
が分かる。
イ素を配合原料として用いると、チタン酸バリウム系セ
ラミックス半導体の空孔率を２％以下に制御できること
が分かる。
【００４６】
【表１０】 以上の結果から、チタン酸バリウム系セラミックス半導
体の原料において、酸化チタンの過剰量を0.８〜3.５モ
ル％に、二酸化ケイ素の添加量を0.５〜3.０モル％にそ
れぞれ設定し、かつ、両者のトータル量を2.０〜4.０モ
ル％となるように設定し、マンガンの添加量を0.04〜0.
07モル％に設定することによって、液相成分の最適化が
図られる。すなわち、高温で充分な液相が生じる。これ
により、それぞれの粒子を接点を介在させることなく、
焼結させることができる。
体の原料において、酸化チタンの過剰量を0.８〜3.５モ
ル％に、二酸化ケイ素の添加量を0.５〜3.０モル％にそ
れぞれ設定し、かつ、両者のトータル量を2.０〜4.０モ
ル％となるように設定し、マンガンの添加量を0.04〜0.
07モル％に設定することによって、液相成分の最適化が
図られる。すなわち、高温で充分な液相が生じる。これ
により、それぞれの粒子を接点を介在させることなく、
焼結させることができる。
【００４７】さらに、原料の二酸化ケイ素の平均粒径を
１０μｍ以下にすることにより、空孔率が２％以下にな
り、粒径が小さく揃ったチタン酸バリウム系セラミック
ス半導体が得られる。
１０μｍ以下にすることにより、空孔率が２％以下にな
り、粒径が小さく揃ったチタン酸バリウム系セラミック
ス半導体が得られる。
【００４８】このため、本実施例のチタン酸バリウム系
セラミックス半導体では、比抵抗が小さくなり、かつ、
ＰＴＣ効果、破壊電圧が非常に高くなる。また、電流−
電圧特性が安定であり、バリスター特性を示さず、抵抗
−温度特性の再現性が高い。このため、高電圧下での使
用および、熱衝撃の大きな条件下での使用に耐えること
ができる。
セラミックス半導体では、比抵抗が小さくなり、かつ、
ＰＴＣ効果、破壊電圧が非常に高くなる。また、電流−
電圧特性が安定であり、バリスター特性を示さず、抵抗
−温度特性の再現性が高い。このため、高電圧下での使
用および、熱衝撃の大きな条件下での使用に耐えること
ができる。
【００４９】さらに、焼成時、降温速度を遅くすれば、
粒界への酸素の拡散が促進されるので、ポテンシャル障
壁が高くなる。このため、比抵抗が高くなるが、破壊電
圧をさらに高くすることができる。
粒界への酸素の拡散が促進されるので、ポテンシャル障
壁が高くなる。このため、比抵抗が高くなるが、破壊電
圧をさらに高くすることができる。
【００５０】
【発明の効果】請求項１の発明に係るチタン酸バリウム
系セラミックス半導体は、以上のように、二酸化ケイ素
の添加量と酸化チタンの過剰量の合計が2.０〜4.０モル
％に設定されており、かつ、空孔率が２％以下に制御さ
れているので、緻密な粒子構造になる。これにより、電
圧印加時の電流密度の局所的な増大が起こりにくくなる
ため、高電圧まで熱応力による破壊が起こりにくくなる
という効果を奏する。
系セラミックス半導体は、以上のように、二酸化ケイ素
の添加量と酸化チタンの過剰量の合計が2.０〜4.０モル
％に設定されており、かつ、空孔率が２％以下に制御さ
れているので、緻密な粒子構造になる。これにより、電
圧印加時の電流密度の局所的な増大が起こりにくくなる
ため、高電圧まで熱応力による破壊が起こりにくくなる
という効果を奏する。
【００５１】請求項１の発明に係るチタン酸バリウム系
セラミックス半導体の製造方法は、以上のように、原料
の二酸化ケイ素の平均粒径が１０μｍ以下に設定されて
いるので、空孔率が２％以下のチタン酸バリウム系セラ
ミックス半導体を製造できるという効果を奏する。
セラミックス半導体の製造方法は、以上のように、原料
の二酸化ケイ素の平均粒径が１０μｍ以下に設定されて
いるので、空孔率が２％以下のチタン酸バリウム系セラ
ミックス半導体を製造できるという効果を奏する。
【図１】本発明の試料番号１９のチタン酸バリウム系セ
ラミックス半導体の粒子構造を示す電子顕微鏡写真であ
る。
ラミックス半導体の粒子構造を示す電子顕微鏡写真であ
る。
【図２】図１の粒子構造を２倍に拡大したチタン酸バリ
ウム系セラミックス半導体の粒子構造を示す電子顕微鏡
写真である。
ウム系セラミックス半導体の粒子構造を示す電子顕微鏡
写真である。
【図３】比較例を示すものであり、試料番号７のチタン
酸バリウム系セラミックス半導体の粒子構造を示す電子
顕微鏡写真である。
酸バリウム系セラミックス半導体の粒子構造を示す電子
顕微鏡写真である。
Claims (2)
- 【請求項１】Ｂｉまたは希土類元素等の半導体化剤と、
二酸化ケイ素と、過剰な酸化チタンとを含むチタン酸バ
リウム系セラミックス半導体において、 二酸化ケイ素の添加量と酸化チタンの過剰量の合計が2.
０〜4.０モル％に設定されており、かつ、空孔率が２％
以下に制御されていることを特徴とするチタン酸バリウ
ム系セラミックス半導体。 - 【請求項２】原料として少なくとも炭酸バリウムと、Ｂ
ｉまたは希土類元素等の半導体化剤と、二酸化ケイ素
と、過剰な酸化チタンとを混合し、焼成することにより
チタン酸バリウム系セラミックス半導体を製造する方法
において、 上記の二酸化ケイ素の平均粒径が１０μｍ以下に設定さ
れていることを特徴とするチタン酸バリウム系セラミッ
クス半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14325892A JP3178083B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | チタン酸バリウム系セラミックス半導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14325892A JP3178083B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | チタン酸バリウム系セラミックス半導体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315106A true JPH05315106A (ja) | 1993-11-26 |
| JP3178083B2 JP3178083B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=15334567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14325892A Expired - Fee Related JP3178083B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | チタン酸バリウム系セラミックス半導体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178083B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008123078A1 (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 積層正特性サーミスタ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5375495A (en) * | 1976-12-16 | 1978-07-04 | Nichicon Capacitor Ltd | Semiconductor ceramic material in barium titanate group |
| JPS6422001A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Manufacture of barium titanate positive temperature coefficient thermistor |
| JPH02142101A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-05-31 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP14325892A patent/JP3178083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5375495A (en) * | 1976-12-16 | 1978-07-04 | Nichicon Capacitor Ltd | Semiconductor ceramic material in barium titanate group |
| JPS6422001A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Manufacture of barium titanate positive temperature coefficient thermistor |
| JPH02142101A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-05-31 | Ngk Insulators Ltd | 電圧非直線抵抗体の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008123078A1 (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 積層正特性サーミスタ |
| JPWO2008123078A1 (ja) * | 2007-03-19 | 2010-07-15 | 株式会社村田製作所 | 積層正特性サーミスタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3178083B2 (ja) | 2001-06-18 |
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