JPS5878414A - 複合機能素子 - 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】 本発明は、チタン酸ストロンチウム系半導性磁器に酸化
マンガイＭｎ０２）を微量含有させて得られる焼結体自
身が電圧非直線性を有し、かつきわめて大きな誘電率を
有する複合機能素子に関するものである。

従来、電圧非直線抵抗を有するセラミックスとしてＳ１
Ｃバリスタや酸化亜鉛を主成分とするバリスタがある。

かかるバリスタは電流（Ｉ）−電圧（至）特性が近似的
に Ｉ　＝　（ｖ／ｃ）　” で表わされるものである。ここで、Ｃはバリスタ固有の
定数であり、ａは電圧非直線指数である。

８ｉＣ／＜リスクはＳｉＣ粒子間の接触バリアを利用し
たものであり、αは２〜７程度である。また、酸化亜鉛
バリスタは酸化亜鉛（ＺｎＯ）にＢ　１２０３　、Ｃｏ
ｏ　。

ＭｎＯ２，５ｂ２０３　等を微量添加して焼成したこと
により得られる素子であり、その電圧非直線指数αが６
０にもおよぶ素子である。このような素子は高電圧吸収
に優れた性能を有しているので、電子機器の電圧安定化
や異常高電圧（サージ）からの保護の目的で使用されて
いる。

しかしながら、このような従来のバリスタは誘電率が小
さく、また誘電損失角（ｔａｎδ）が６〜１゜チと大き
いため、もっばらバリスタの用途にしか利用し得ない。

一方、従来大きな誘電率（正確には見かけの誘電率）を
有する粒界層型半導体磁器コンデツサ素子は、チタン酸
バリウム、チタン酸ストロンチウム等の半導体磁器粒界
を再酸化または原子価補償することにより絶縁化して得
られる素子である。

この素子の見かけの誘電率は６〜６万にも達するもので
ある。また、組成や条件を適当に選べばｔａｎδも１チ
内外で、小型大容量のコンデンサとして利用されている
。しかしながら、１ｍＡ以上の電流が素子を通過すると
破壊され、コンデンサとしての機能をなくする。

本発明の素子は上述の２つの素子の機能を同時に具備す
る画期的な複合機能素子である。すなわち、高電圧では
バリスタとして高電圧電流を通し、□低電圧ではコンデ
ンサとして異常周波数帯域電流を通す複合機能を有する
素子である。

さて、最近の電気・電子機器はきわめて高度な制御を要
するようになり、産業用はもとより、マイクロコンピュ
ータの応用により、民生機器もきわめて高精度を要求さ
れるようになってきた。そして、マイクロコンピュータ
等、を構成するロジック回路はパルス信号により動作す
るため、必然的にノイズに影響されやすいという欠点が
ある。このため電子計算機、バンキングマシン、交通制
御機器等は、ノイズあるいはサージにより一旦誤動作、
破損を起すと社会的問題にもなる。このような問題の対
策として、従来よりノイズフィルタが使用されてきた。

ノイズとは電子機器を動作させる時の目的とする信号電
圧以外の妨害電圧のことであり、人工的に発生するもの
と自然現象により発維するものとに分けられる。そして
、このようなノイズをコイルとコンデンサを組み合せた
回路で除去していた。しかしながら、人工的に発生する
ノイズでは特に送電線の遮断器によるもの、自然現象に
よるノイズでは特に雷サージによるもの等は、ノイズの
基本周波数が低く６〜２０　ＫＨｚ程度テあり、従来の
コイルとコンデンサの組み合せだけではこれらのノイズ
を除去することができなかった。このような問題にかん
がみ、線間あるいは線大地間に電圧非直線抵抗体（バリ
スタ）を併用したノイズフィルタが最近しばしば使用に
供されている。かかるノイズフィルタではきわめて広範
囲にわたるノイズが除去しうるので、マイクロコンピュ
ータ制御機器の誤動作防止に有効である。しかしながら
、かかるノイズフィルタはそのセット内部における部品
点数が多くなり、コスト高になる上、小型化の動向に反
するという欠点があった。

本発明の素子によってこのような問題点を解決すること
ができるようになった。すなわち、本発明の素子はバリ
スタとコンデンサの複合機能を備えているため、従来バ
リスタとコンデンサを並列に接続する回路において１個
の素子で用を果たすものである。

本発明の素子はチタン酸ストロンチウム系半導体磁器に
きわめて微量の酸化マンガン（ＭｎＯ２）を含有させて
得られるものであり、以下実施例たる添付図面を参照し
、本発明の内容を詳細に説明する。

第１図は本発明の複合機能素子の断面図であり、１はチ
タン酸ストロンチウム系半導体磁器の焼結体、２，３は
電極である。

〈実施例〉 チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯｓ）９６−０モル
％　〜９９．９４　モル％　、　Ｄ７２０３０．０５−
１．０　モルチ２Ｍｎ０２０．０１〜３．０モル係とな
るように各成分を秤量し、十分に混合して後、１１ｏｏ
〜１２５０℃の範囲で１〜６時間仮焼し、粉砕し、有機
バインダーを加え、造粒し、成型した′。この成型体を
還元雰囲気中にて１３ｏＯ〜１４６０℃の範囲で１−Ｊ
−５時間焼成して、平均粒径が２０〜５０μｍの焼結体
を作成した。この焼結体の形状は７．６φＸ０．７ｔｍ
＋１１である。この後、１ｏｏＯ〜１３００℃の範囲で
０．５〜６時間空気中で熱処理し、第１図の焼結体１を
得だ。さらに、この焼結体１の側平面に電極２，３を形
成した。電極径は５．０φ瓢とした。

このようにして得られた素子の特性を下記の表に示す。

尚、下記表中でεはＩＫＨｚ　　における誘電率、αは
１ｍＡと１ｏｍＡにおけるバリスタ電圧から計算で求め
た電圧非直線指数である。サージ耐量は雷サージ等の大
電流をどこまで素子が吸収しうるかを示す値であり、サ
ージ耐量が大きい程、優れたバリスタといえる。今回の
試験は電流波形８×２０μｓｅｃとし、バリスタ電圧ｖ
１ｔｎＡが初期値に対して一１０チ劣化する電流波高値
をサージ耐量と規定した。パルスの印加回数は２回であ
る。

（以　　下　　余　　　白） セ１ ―□１ 上記表から明らかなように、この焼結体がバリスタとコ
ンデンサの両機能を有し、特にサージ電流吸収能力が優
れた配合組成はＳｒＴｉＯ３が９６７００〜９９　、９
４　モｋ　％　、　Ｄｙ２Ｏ３が０．０５〜１．０モル
％。

ＭｎＯ２が０．０１〜３．０モルチである。この範囲外
では特にサージ耐量特性が５６Ａ以下と悪い。

酸化ティスフロジウム（Ｄｙ２０３）は０．０５〜１．
０モルチの範囲で焼成時にチタン酸ストロンチウムを主
体とする微結晶の格子内に固溶し、原子価制御し焼結体
の比抵抗を０．２〜０．６０−ｍの範囲にすることがで
きた。この範囲の量よりも多くても少なくても比抵抗は
大きくなり、サージ耐量が小さく、αが悪くなった。上
記表の試料屋２〜６゜９〜１３が本発明の間中に入るも
のであり、その他は比較例である。

次に、かかる素子で第２図に示すような回路を作り、第
６図に示すようなノイズ人力ａに対する減衰効果を調べ
た結果、第６図の減衰曲線すに示すようにノイズをおさ
えることができた。

なお、第３図に示す従来のフィルタ回路の減衰曲線は第
６図Ｃの如くであり、十分にノイズが除去されていない
。また、第４図に示すバリスタ７を含む従来のフィルタ
回路では本発明の素子を用いた第２図の回ドと同等の効
果が得られるが、バリスタを含むだけ部品点数が多い。

第２図〜第４図で４は本発明の素子、６はコイル、６は
コンデンサ、７はバリスタである。

以上述べたように、本発明の素子は従来にない複合機能
を備え、バリスタとコンデンサの２つの役割を同時に果
たすことが可能であり、たとえば従来のノイズフィルタ
回路を簡略化し、小型φ高性能、低コスト化に寄与する
ものであり、今後マイクロコンピュータ制御機器の誤動
作防止と破壊防止の用途等への応用を図ることができる
など大きな有用性をもち、その産業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合機能素子の断面図、第２図は本発
明の素子を用いたノイズフィルタ回路の回路図、第３図
及び第４図は従来のノイズフィルタ回路の回路図、第５
図は第２図〜第４図に示す回路に対応するそれぞれのノ
イズ入力とノイズ減衰曲線の状況を示す図である。 １・・・・・・チタン酸ストロンチウム系半導性磁器の
焼結体、２・３・・・・・・電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チタン酸ストロンチウＡ　（８ｒＴｉＯａ）　９６−０
   ０−ｅｓ、ｅ４モル％、ティスプｏ　シ’）　Ａ　（Ｄ
   ｙ）　ヲＤｙ２Ｏ３の形にして０．０６〜１．０モルチ
   、マンｌｊ　ｙ　（Ｍｎ）をＭｎＯ２の形にして０．０
   １〜３．０モルチの範囲で含有してなるチタン酸ストロ
   ンチウム系半導体磁器の焼結体の表面に一対以上の電極
   を形成してなる複合機能素子。