JPS5820123B2 - 高周波信号伝送線路用サ−ジ吸収器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電話通信同格等高周波信号を取扱ったり、また
信号線間あるいは信号線−天地間への過大な静電容量の
挿入を嫌う回路へ適用されるサージ吸収器に係るもので
、従来のサージ吸収能力を維持すると同時に低静電容量
のサージ吸収器を提供するものである。

本来、金属酸化物を主成分としたバリスタ、例えば酸化
亜鉛バリスタ等はきわめて優れた電圧依存性非直線指数
をもつこと、並びにサージ吸収能力が大きいこと等から
、異常電圧の吸収の目的で現在幅広く用いられている。

その電圧−電流特性を示しだものが第１図である。

１はバリスタの電圧−電流特性を示す曲線、２および２
′は急に電流が流れ始める電圧点で、通常バリスタ電圧
と呼ばれている。

第１図からも解るようにバリスタ電圧を回路電圧よりも
高く設定すれば通常の状態では漏れ電流はほとんどなく
、バリスタは絶縁物として動作する。

そして、雷等によって生じたサージ電圧が印加されれば
バリスタはきわめて低い抵抗値を示し、サージ電流を流
してサージ電圧を吸収するのである。

第２図は円板状の従来バリスタの断面を示したもので、
３はバリスタ本体、４および４１はバリスタ本体３の上
に焼き付けられた電極、５および５′は電気端子で、半
田付は部６，６１を介して電極４，４／ にそれぞれ接
続されている。

通常、前記バリスタの比誘電率εＳは比較的高く、見掛
上のεＳは２０００にも達する。

そのため端子５，５／間の静電容量は一般的に大きく、
その値は素子厚みｔに反比例し、電極有効面積Ｓに正比
例する。

すなわち、静電容量Ｃはさて、サージ吸収の目的で信号
線等に用いられるバリスタは、第３図および第４図に示
すように線−天地間並びに線間にそれぞれ挿入されて用
いられるが、バリスタの挿入によって線−天地間静電容
量あるいは線間静電容量が増加することによって信号線
の信号成分が減衰されたり、誘導を受けやすくなったり
するため、特に電話信号線等においては静電容量のより
小さなサージ吸収器が望まれていた。

なお、第３図および第４図において、７．７′は信号線
、８は信号制御機、９および９１は線−天地間に適用さ
れたバリスタ、１０は線間に適用されたバリスタである
。

さて、これまでバリスタのサージ吸収特性を維持しなが
ら、静電容量の小さなバリスタあるいはサージ吸収器が
検討されてきたが、十分な解決はなされていない。

その理由はつぎに述べる通りである。

ａ）静電容量を小さくするだめには第２図の厚みｔを長
くすればよいが、バリスタ電圧はｔに比例するため、ｔ
が長くなればバリスタ電圧が高くなるとともに制限電圧
も高くなり、サージ保護特性が低下する問題がある。

ｂ）静電容量を小さくするだめには第２図の面積Ｓを小
さくすればよいが、サージ耐量はＳに比例するため、Ｓ
が小さくなればサージ耐量も低下し、大きなサージ電流
が吸収できなくなる問題がある。

本発明は以上の問題を解決し、従来のサージ吸収能力並
びに保護特性を維持し、かつ低静電容量をもったサージ
吸収器を提供しようとするものである。

以下、本発明の一実施例について第５図とともに説明す
る。

第５図で１１および１２は例えば酸化亜鉛を主成分とし
だ金属酸化物バリスタであり、１３はギャップである。

そして、バリスタ１２とギャップ１３が直列に接続され
、この直列回路と並列にバリスタが接続されている。

ここで、ギャップ１３が放電した時のバリスタ１１．１
２の並列回路は第２図のバリスタと同一のサージ耐量並
びにバリスタ電圧をもつものとし、具体的にはバリスタ
１１．１２のそれぞれの素子厚みと第２図の素子厚みを
同一とし、かつバリスタ１１．１２の合計電極面積と第
２図の電極面積Ｓを同一としている。

先にも述べたように、通常の電圧においてバリスタは絶
縁物すなわちセラミックコンデンサトシて梨作するため
、バリスタ電圧以下の領域ではバリスタをコンデンサと
考えればよい。

したがって第５図のサージ吸収器の静電容量的等価回路
は第６図に示すようになる。

Ｃ１はバリスタ１１の静電容量、Ｃ２はバリスタ１２の
静電容量であり、Ｃｇはギャップ１３のもつ静電容量で
ある。

したがって、第６図の全静電容量Ｃは次式で示されるこ
こで、Ｃ２＞Ｃｇ （Ｃｇは通常数ｐＦ以下）のため、 ｃ＝ｃ１＋ｃ ｇ となり、さらにＣ１＞ Ｃｇであるため、Ｃ″−１Ｃ１ となる。

ここで、第２図のバリスタの静電容量をｃｏとすると、
上述の説明より明らかなようにＣ０〈ＣｏであるためＣ
くＣ８が成立し、大幅に静電容量を低下させることが可
能である。

第５図のサージ吸収器により通常の回路電圧における静
電容量の低下はこれで可能になったわけであるが、果し
てサージ吸収能力が従来通り維持できているかどうかを
つぎに説明する。

このサージ吸収能力を論議する場合は、サージ電圧が第
５図の端子１４と端子１５間に印加された時の状態を想
定すれば明らかとなる。

第７図は第５図のサージ吸収器における電圧−電流特性
を示し、１６はバリスタ１１の電圧−電流特性、１７は
バリスタ１１とバリスタ１２が並列に接続された時の合
成バリスタの電圧−電流特性であり、上述の説明より明
らかなように第２図の従来のバリスタの特性と同じであ
る。

今、端子１４〜端子１５間に比較的小さなサージ電圧が
印加された場合、サージ電流は第５図の１１のように流
れ、バリスタ１１のみ動作しサー・層圧を制限する。

この時、バリスタ１２が動作しないのはギャップ１３が
放電しないためである。

しかし、バリスタ１１の制限電圧がかなり高くなれば、
すなわち大きなサージ電流がバリスタ１１に流れ込めば
ギャップ１３が放電を開始し、第５図のサージ電流■２
も流れ始めバリスタ１１と１２が並列に入った形でサ
ージを吸収するのである。

すなわち、本発明品は第７図の矢印の形の電圧−電流特
性をもつことになり、従来のバリスタのサージ耐量を維
持していることは明らかである。

なお、第７図の１８はギャップ１３の放電により特性１
６から特性１７に切換わる点で、通常バリスタ１１のサ
ージ耐量以下の電流値で動作するようにギャップ１３の
放電開始電圧を設定しなければならない。

ここで、第５図におけるバリスタ１２のバリスタ電圧を
バリスタ１１のそれよりも低くすることによって、より
優れた制限電圧効果、すなわち良好な保護特性を得るこ
とができる。

また、上記の実施例においては電圧によって開閉するス
イッチング素子としてギャップを用いたが、これは半導
体のスイッチング素子、例えば双極性サイリスタ等を用
いても同様な効果を得ることが可能である。

以上のように本発明のサージ吸収器は構成されているも
のであり、定常電圧時の静電容量を大幅に低減させ、か
つ従来のサージ耐量特性を維持することが可能で、特に
電話信号線への適用に有効なものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は金属酸化物バリスタの電圧−電流特性を示す図
、第２図は従来例におけるバリスタの断面図、第３図お
よび第４図は同バリスタのそれぞれ回路への適用を示す
結線図、第５図は本発明に係るサージ吸収器の一実施例
を示す回路図、第６図は同第５図の静電容量的等価回路
図、第７図は同第５図の電圧−電流特性を示す図である
。 １１・・・・・・第２の金属酸化物バリスタ、１２・・
・・・・第１の金属酸化物バリスタ、１３・・・・・・
スイッチング素子（ギャップ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電圧依存性非直線指数の優れた金属酸化物バリスタ
   ２個と、ギャップで代表されるスイッチング素子とより
   なり、第１の金属酸化物バリスタを上記スイッチング素
   子と直列に接続し、この直列回路に第２の金属酸化物バ
   リスタを並列に接続したことを特徴とするサージ吸収器
   。 ２ 第１の金属酸化物バリスタのバリスタ電圧を第２の
   金属酸化物バリスタのバリスタ電圧よりも低く設定して
   なる特許請求の範囲第１項記載のサージ吸収器。