JPS58220404A - 電圧非直線抵抗器の製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗器の製造方法Info
- Publication number
- JPS58220404A JPS58220404A JP57104223A JP10422382A JPS58220404A JP S58220404 A JPS58220404 A JP S58220404A JP 57104223 A JP57104223 A JP 57104223A JP 10422382 A JP10422382 A JP 10422382A JP S58220404 A JPS58220404 A JP S58220404A
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- JP
- Japan
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- zinc oxide
- zno
- voltage
- heat treatment
- sintered body
- Prior art date
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- Pending
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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】
本発明は電圧非直線抵抗器、特に酸９化亜鉛（ＺｎＯ）
を主成分とする酸化亜鉛焼結型電圧非直線抵抗器の製造
方法に関するものである。
を主成分とする酸化亜鉛焼結型電圧非直線抵抗器の製造
方法に関するものである。
酸化亜鉛粉体に、少量のＢｉ２Ｏ３，Ｃ０２０Ｃ０２Ｏ
３９゜鉛焼結型電圧非直線抵抗器が得られる。これらの
電圧非直線抵抗器の特性が近似的に、 の式で表わされていることはよく知られている。
３９゜鉛焼結型電圧非直線抵抗器が得られる。これらの
電圧非直線抵抗器の特性が近似的に、 の式で表わされていることはよく知られている。
ただし、αは非直線指数、Ｃは非直線抵抗値で通常厚み
１咽の素子にある一定の直流電流を流したときの電圧で
もって示す。そして、例えば１ｍＡの電流を流したとき
の素子の両電極間の電圧をｖｌｒｎＡと表わし、４０Ａ
の電流を流したときの両電極間の電圧をｖ、Ａと表わす
。
１咽の素子にある一定の直流電流を流したときの電圧で
もって示す。そして、例えば１ｍＡの電流を流したとき
の素子の両電極間の電圧をｖｌｒｎＡと表わし、４０Ａ
の電流を流したときの両電極間の電圧をｖ、Ａと表わす
。
このような特性を示す電圧非直線抵抗器は電圧の安定化
などの用途のほかに、電源回路などに入ってくる高電圧
サージを吸収して、他の電子部品をそれから保護するな
どのサージ吸収用としての用途がある。そして、後者の
サージ吸収用のために使用する場合、特電；高電流域で
の非直線特性が重要になる。
などの用途のほかに、電源回路などに入ってくる高電圧
サージを吸収して、他の電子部品をそれから保護するな
どのサージ吸収用としての用途がある。そして、後者の
サージ吸収用のために使用する場合、特電；高電流域で
の非直線特性が重要になる。
酸化亜鉛焼結型非直線抵抗器の非直線特性は、焼結体内
のＺｎＯ粒子間に形成される薄い高抵抗層に起因すると
考えられている。すなわち、素子に電圧が印加されると
、良電気伝導性物質であ゛るＺｎＯにはほとんど電界が
印加されず、ＺｎＯ粒子間の薄い高抵抗層に電界が集中
して加わり、その高電界のために電圧−電流特性に顕著
な非直線特性が現われる。
のＺｎＯ粒子間に形成される薄い高抵抗層に起因すると
考えられている。すなわち、素子に電圧が印加されると
、良電気伝導性物質であ゛るＺｎＯにはほとんど電界が
印加されず、ＺｎＯ粒子間の薄い高抵抗層に電界が集中
して加わり、その高電界のために電圧−電流特性に顕著
な非直線特性が現われる。
しかるに、サージ電流などのような特に大きい電流が素
子の中を流れようとすると、低電流域ではほとんど問題
にならなかったＺｎＯ粒子内の抵抗が素子内の全抵抗と
してきわめて無視できないものとなり、電界は粒界層の
みにとどまらず、ＺｎＯ粒子にも加わるようになる。そ
して、ＺｎＯの抵抗値が太きいと、高電流域における非
直線抵抗特性が損なわれる。ＺｎＯ粒子の電気伝導度は
、ＺｎＯ結晶内のＺｎ原子とＯ原子、の数のアンノ（ラ
ンスが生じた結果、現出していると考えられている。そ
してこの場合、余分のＺｎ原子がＺｎ原子とＯ原子とか
らなる格子点の間にインターステイシャルに入り、Ｚｎ
原子の提供する電子が結晶内を巡廻し、それによってＺ
ｎＯ結晶はｎＱ導体になっているといわれている。そこ
で、こＱＺｎＯ結晶の電気伝導度はインタースティシャ
ルなＺｎ原子の数の多少に依存しており、その数が多い
と電気伝導度が太きい。
子の中を流れようとすると、低電流域ではほとんど問題
にならなかったＺｎＯ粒子内の抵抗が素子内の全抵抗と
してきわめて無視できないものとなり、電界は粒界層の
みにとどまらず、ＺｎＯ粒子にも加わるようになる。そ
して、ＺｎＯの抵抗値が太きいと、高電流域における非
直線抵抗特性が損なわれる。ＺｎＯ粒子の電気伝導度は
、ＺｎＯ結晶内のＺｎ原子とＯ原子、の数のアンノ（ラ
ンスが生じた結果、現出していると考えられている。そ
してこの場合、余分のＺｎ原子がＺｎ原子とＯ原子とか
らなる格子点の間にインターステイシャルに入り、Ｚｎ
原子の提供する電子が結晶内を巡廻し、それによってＺ
ｎＯ結晶はｎＱ導体になっているといわれている。そこ
で、こＱＺｎＯ結晶の電気伝導度はインタースティシャ
ルなＺｎ原子の数の多少に依存しており、その数が多い
と電気伝導度が太きい。
いま、酸化亜鉛焼結型電圧非直線抵抗器の中のＺｎＯ結
晶を考えた場合、高電流域での電圧非直線特性が優れて
いるためには、０原子の数がＺｎ原子の数に比してやや
少ないことが望ましいということができる。Ｃｏ原子、
Ｍｎ原子などが固溶した実用的な焼結体内のＺｎＯ結晶
相についても、同様の考え方が適用できると考えられる
。したがって、上記のようなＯ原子のやや不足している
ＺｎＯ結晶相をもった焼結体を得る方法が重要な課題と
なる。
晶を考えた場合、高電流域での電圧非直線特性が優れて
いるためには、０原子の数がＺｎ原子の数に比してやや
少ないことが望ましいということができる。Ｃｏ原子、
Ｍｎ原子などが固溶した実用的な焼結体内のＺｎＯ結晶
相についても、同様の考え方が適用できると考えられる
。したがって、上記のようなＯ原子のやや不足している
ＺｎＯ結晶相をもった焼結体を得る方法が重要な課題と
なる。
本発明は、上記要求に応え、高電流域において電圧非直
線抵抗特性の優れた焼結体を得るための、酸化亜鉛焼結
型電圧非直線抵抗器の製造方法を提供するものである。
線抵抗特性の優れた焼結体を得るための、酸化亜鉛焼結
型電圧非直線抵抗器の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明は、抵抗値の小さい酸化亜鉛結晶相を
もった酸化亜鉛焼結体を得る方法を提供しようとするも
のである。ここで、酸化亜鉛焼結体内のＺｎＯ結晶相の
抵抗を低下させるためには種々の方法があるけれども、
本発明はＺｎＯを主成分とした酸化亜鉛焼結体に関して
、焼結体内のＺｎＯ結晶相の抵抗を低下させるものであ
る。そして、これは主成分のＺｎＯ粉体に前処理を施す
ことによって達成された。
もった酸化亜鉛焼結体を得る方法を提供しようとするも
のである。ここで、酸化亜鉛焼結体内のＺｎＯ結晶相の
抵抗を低下させるためには種々の方法があるけれども、
本発明はＺｎＯを主成分とした酸化亜鉛焼結体に関して
、焼結体内のＺｎＯ結晶相の抵抗を低下させるものであ
る。そして、これは主成分のＺｎＯ粉体に前処理を施す
ことによって達成された。
以下、本発明の製造方法について実施例を挙げて比較例
とともに説明する。
とともに説明する。
〈実施例１〉
市販の酸化亜鉛（Ｚ ｎｏ ）試薬を予めＮ２に１０容
量係のＮ２を含ませた弱還元性の混合ガス中で６００℃
、６００℃、７００’Ｃ，８００℃、９００℃、１００
０Ｃの各温度で２時間熱処理した。冷却後、粉砕して６
種のＺｎＯ粉体を用意した。
量係のＮ２を含ませた弱還元性の混合ガス中で６００℃
、６００℃、７００’Ｃ，８００℃、９００℃、１００
０Ｃの各温度で２時間熱処理した。冷却後、粉砕して６
種のＺｎＯ粉体を用意した。
次に、市販試薬の酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）０６モル
％ 、 酸化ｊ ハルト（Ｃ０２ｏ３）０６モル％、酸
化マンガン（Ｍｆ１０２）０６モルチ、酸化チタン（Ｔ
１０２ ）０６モル％、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）０５
モルチ、酸化クロム（Ｃｒ ２０３ ） ０５モルチに
、上記５００℃で熱処理を施した酸化亜鉛（ＺｎＯ）９
７モルチを加えてよく混合し、厚さ１２咽、直径２３ｍ
ｍに加圧成型して、空気中１３５Ｃ）℃で１時間焼結し
た。昇温速度および降温速度はそれぞれ±１００℃／時
とした。このようにして得た焼結体に、面積２３Ｃｒ；
ｌの銀電極をその表裏両面にそれぞれ焼き付けた。
％ 、 酸化ｊ ハルト（Ｃ０２ｏ３）０６モル％、酸
化マンガン（Ｍｆ１０２）０６モルチ、酸化チタン（Ｔ
１０２ ）０６モル％、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）０５
モルチ、酸化クロム（Ｃｒ ２０３ ） ０５モルチに
、上記５００℃で熱処理を施した酸化亜鉛（ＺｎＯ）９
７モルチを加えてよく混合し、厚さ１２咽、直径２３ｍ
ｍに加圧成型して、空気中１３５Ｃ）℃で１時間焼結し
た。昇温速度および降温速度はそれぞれ±１００℃／時
とした。このようにして得た焼結体に、面積２３Ｃｒ；
ｌの銀電極をその表裏両面にそれぞれ焼き付けた。
以上のようにして得た試料について、直流定電流電源を
用いて”１ｍＡの値を測定し、次％：バルス電源を用い
て”４０Ａの値を測定してから、ｖ４ｏＡ／／ｖ１ｆｎ
Ａの値を求めた。同じ手順で６００℃、７ｏＯ℃。
用いて”１ｍＡの値を測定し、次％：バルス電源を用い
て”４０Ａの値を測定してから、ｖ４ｏＡ／／ｖ１ｆｎ
Ａの値を求めた。同じ手順で６００℃、７ｏＯ℃。
８００℃、９００℃、１０００℃（７）各温１１［熱処
理を施したＺｎＯ粉体を用いて焼結体を作り”４０Ａ／
ｖ１ｒｎＡの値を求めた。
理を施したＺｎＯ粉体を用いて焼結体を作り”４０Ａ／
ｖ１ｒｎＡの値を求めた。
第１図にＺｎＯに施した熱処理温度と制限電圧比ｖ４ｏ
Ａ／ｖ１ｍＡとの関係を示す。この図から明らかなよう
に、ｖ４ｏＡ／ｖ１ｒｎＡの値はＺｎＯに対する熱処理
温度が６００℃以上で小さくなり、８００℃で最小にな
る。さらにＺｎＯの熱処理温度が高くなると、二の値は
増加する。なお、熱処理を施さないＺｎ○を使用したと
きのｖ４゜Ａ／ｖ１ｍＡの値は２．３０であった。
Ａ／ｖ１ｍＡとの関係を示す。この図から明らかなよう
に、ｖ４ｏＡ／ｖ１ｒｎＡの値はＺｎＯに対する熱処理
温度が６００℃以上で小さくなり、８００℃で最小にな
る。さらにＺｎＯの熱処理温度が高くなると、二の値は
増加する。なお、熱処理を施さないＺｎ○を使用したと
きのｖ４゜Ａ／ｖ１ｍＡの値は２．３０であった。
〈実施例２〉
市販の酸化亜鉛（ＺｎＯ）試薬を予め、Ｎ２ガス中で６
００℃、 ８００’Ｃ、７００℃、８００Ｕ 、９００
℃お、よび１０００℃の各温度で２時間の熱処理を施し
て冷却し、それを粉砕して６種のＺｎＯ粉体を用意した
。このＺｎＯ粉体を用いて上記実施例１と同じ手順で焼
結体を作シ、その制限電圧比ｖ４ｏＡ／ｖ１ｍＡを求め
た。第２図にＺｎ０Ｋ施した熱処理温度と制限電圧比と
の関係を示す。図から明らかなように、実施例１の場合
と同様に６００℃からｖ４ｏＡ／ｖ、鯖の値は減少して
ＳＯＯ℃で最小になυ、さらに温度が高くなるとその値
は増加している。そして、その傾向は実施例１における
ものと類似している。
００℃、 ８００’Ｃ、７００℃、８００Ｕ 、９００
℃お、よび１０００℃の各温度で２時間の熱処理を施し
て冷却し、それを粉砕して６種のＺｎＯ粉体を用意した
。このＺｎＯ粉体を用いて上記実施例１と同じ手順で焼
結体を作シ、その制限電圧比ｖ４ｏＡ／ｖ１ｍＡを求め
た。第２図にＺｎ０Ｋ施した熱処理温度と制限電圧比と
の関係を示す。図から明らかなように、実施例１の場合
と同様に６００℃からｖ４ｏＡ／ｖ、鯖の値は減少して
ＳＯＯ℃で最小になυ、さらに温度が高くなるとその値
は増加している。そして、その傾向は実施例１における
ものと類似している。
く比較例〉
市販の酸化亜鉛（Ｚ ｎｏ ）試薬を予め空気中で６０
０℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃および
１０００℃の各温度で２時間熱処理してから冷却し、粉
砕して６種類の酸化亜鉛（Ｚ ｎｏ ）粉体を得た。こ
れらの酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉体を用いて、実施例１と同
じ手順で同じ組成比率の酸化亜鉛焼結体示す。図から明
らかなよう（・、に、ｖ４゜Ａ／ｖ１ｆｒＬＡの値は８
００℃で最小とはなるものの、その効果は、上記実施例
によるものより小さい。
０℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃および
１０００℃の各温度で２時間熱処理してから冷却し、粉
砕して６種類の酸化亜鉛（Ｚ ｎｏ ）粉体を得た。こ
れらの酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉体を用いて、実施例１と同
じ手順で同じ組成比率の酸化亜鉛焼結体示す。図から明
らかなよう（・、に、ｖ４゜Ａ／ｖ１ｆｒＬＡの値は８
００℃で最小とはなるものの、その効果は、上記実施例
によるものより小さい。
以上の実施例および比較例にもとづいて、予め酸化亜鉛
に加えた熱処理が酸化亜鉛焼結体の制限電圧比にいかに
影響するかその効果を説明してきたが、さらにＮ２と０
２との混合ガスの組成比をかえた雰囲気中でのＺｎ０Ｏ
熱処理効果についても検討した結果、弱い酸化性の雰囲
気中でＴｉＯ２に熱処理を施しておいても、上述したも
のと同じような効果があることが明らかになった。
に加えた熱処理が酸化亜鉛焼結体の制限電圧比にいかに
影響するかその効果を説明してきたが、さらにＮ２と０
２との混合ガスの組成比をかえた雰囲気中でのＺｎ０Ｏ
熱処理効果についても検討した結果、弱い酸化性の雰囲
気中でＴｉＯ２に熱処理を施しておいても、上述したも
のと同じような効果があることが明らかになった。
なお、実施例および比較例においては、互いにデータを
比較するために、同種の配合比に従って酸化亜鉛焼結体
を作ったが、もちろんＺｎＯに対する熱処理効果は、こ
の配合比の場合のみに限って現われるのではなく、他の
配合比で酸化亜鉛焼結体を製造する場合においても得ら
れることはいうまでもないことである。
比較するために、同種の配合比に従って酸化亜鉛焼結体
を作ったが、もちろんＺｎＯに対する熱処理効果は、こ
の配合比の場合のみに限って現われるのではなく、他の
配合比で酸化亜鉛焼結体を製造する場合においても得ら
れることはいうまでもないことである。
ＺｎＯに対する熱処理温度を６００℃から８００℃まで
上げていくと、ｖ４ｏＡ／ｖ１ｍＡの値は小さくなる傾
向を示す。これは温度上昇によってＺｎＯの吸着酸素ま
たは構造酸素が徐々に取れていった結果、酸化亜鉛焼結
体ヤの酸化亜鉛の抵抗値が低くなったためと考えられる
。しかし、８００℃ より高温側での熱処理でｖ４ｏＡ
／／ｖ１ｍＡの値が大きくなる原因は、現在のところ明
らかでない０゜ 以上説明してきたように、本発明にかかる方法は、予め
原料の酸化亜鉛粉体に、中性または弱還元性もしくは弱
酸化性の雰囲気中で６００℃〜９００℃の熱処理を施す
ことを特徴とする。この方法によれば、酸化亜鉛結晶相
の電気抵抗を低下させる上で効果があり、素子の大電流
域における非直線抵抗特性を改善してサージ電流の吸収
などに対して優れた特性をもつ素子を得ることができる
。
上げていくと、ｖ４ｏＡ／ｖ１ｍＡの値は小さくなる傾
向を示す。これは温度上昇によってＺｎＯの吸着酸素ま
たは構造酸素が徐々に取れていった結果、酸化亜鉛焼結
体ヤの酸化亜鉛の抵抗値が低くなったためと考えられる
。しかし、８００℃ より高温側での熱処理でｖ４ｏＡ
／／ｖ１ｍＡの値が大きくなる原因は、現在のところ明
らかでない０゜ 以上説明してきたように、本発明にかかる方法は、予め
原料の酸化亜鉛粉体に、中性または弱還元性もしくは弱
酸化性の雰囲気中で６００℃〜９００℃の熱処理を施す
ことを特徴とする。この方法によれば、酸化亜鉛結晶相
の電気抵抗を低下させる上で効果があり、素子の大電流
域における非直線抵抗特性を改善してサージ電流の吸収
などに対して優れた特性をもつ素子を得ることができる
。
第１図、第２図はそれぞれ本発明にかかる電圧非直線抵
抗器の製造方法の実施例の効果を説明するだめのＺｎＯ
に施した熱処理温度と制限電圧比との関係を示す図、第
３図はその比較例の効果を説明するためのＺｎＯに施し
た熱処理温度と制限電圧比との関係を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名系１
図 一外理温凌（′Ｃ） 第２図 一処理径凌（−〇）
抗器の製造方法の実施例の効果を説明するだめのＺｎＯ
に施した熱処理温度と制限電圧比との関係を示す図、第
３図はその比較例の効果を説明するためのＺｎＯに施し
た熱処理温度と制限電圧比との関係を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名系１
図 一外理温凌（′Ｃ） 第２図 一処理径凌（−〇）
Claims (1)
- 酸化亜鉛（Ｚ ｎｏ ）を主成分とする焼結型非直線抵
抗器を製造するに際し、主原料酸化亜鉛に、予め弱還元
性または中性もしくは弱酸化性の雰囲気中で６００℃〜
９００℃の範囲内の温度で熱処理を施すことを特徴とす
る電圧非直線抵抗器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104223A JPS58220404A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 電圧非直線抵抗器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104223A JPS58220404A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 電圧非直線抵抗器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58220404A true JPS58220404A (ja) | 1983-12-22 |
Family
ID=14374957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57104223A Pending JPS58220404A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 電圧非直線抵抗器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58220404A (ja) |
-
1982
- 1982-06-16 JP JP57104223A patent/JPS58220404A/ja active Pending
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