JPS59169105A - 酸化亜鉛非直線抵抗体 - Google Patents
酸化亜鉛非直線抵抗体Info
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Landscapes
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- Thermistors And Varistors (AREA)
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、酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛非直線抵抗
体に関するものである。
体に関するものである。
従来、酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛非直線抵抗体素
子（ＺｆＬＯ素子）は、セラミックス牛導体であシ、優
れた非直線性を有するので例えば沿電圧耐量の小さいダ
イオード、トランジスター、またはサイリスター等の半
導体素子及び電気機器グ）サージ・アブソーバ−として
用いられている。
子（ＺｆＬＯ素子）は、セラミックス牛導体であシ、優
れた非直線性を有するので例えば沿電圧耐量の小さいダ
イオード、トランジスター、またはサイリスター等の半
導体素子及び電気機器グ）サージ・アブソーバ−として
用いられている。
一般に、この種のＺ％Ｏ素子は、酸化亜鉛ＺｎＯを主成
分として、これに酸化ビスマスＢｉ２Ｏ３を含む数種の
添加物を微量添加混合し、それを成形した後焼成して得
られている。
分として、これに酸化ビスマスＢｉ２Ｏ３を含む数種の
添加物を微量添加混合し、それを成形した後焼成して得
られている。
第１図は、焼成して得られたＺｎＯ素子の・１；でｒｉ
＋ ４’、；造を示したものであＩ）、ＺｎＯの結晶粒
（７）とこの結晶粒界にはＢｉ２０Ｂを主成分とする薄
い絶縁結晶層Ｃ）が存在する。
＋ ４’、；造を示したものであＩ）、ＺｎＯの結晶粒
（７）とこの結晶粒界にはＢｉ２０Ｂを主成分とする薄
い絶縁結晶層Ｃ）が存在する。
ところで、Ｂｉ２０ＢはＺｎＯに比較して低融点である
為液相焼結によってＺｎＯ粒子の結晶成長を促進させる
事から、ＺｎＯ素子の製造には欠かすことができ力い添
加物である。しかし力から、Ｂｉ２Ｏ３は。
為液相焼結によってＺｎＯ粒子の結晶成長を促進させる
事から、ＺｎＯ素子の製造には欠かすことができ力い添
加物である。しかし力から、Ｂｉ２Ｏ３は。
酸化タングステンＷＯ３ｒ酸化モリブデンＭｏＯ３号を
含まなければＺｎＯ結晶粒界において層状構造を形成し
に＜＜、その為に多量の添加Ｒ（０，１モル係以上）が
必要となシ、ＺｎＯ素子成造のための原料効率が悪い。
含まなければＺｎＯ結晶粒界において層状構造を形成し
に＜＜、その為に多量の添加Ｒ（０，１モル係以上）が
必要となシ、ＺｎＯ素子成造のための原料効率が悪い。
さらにＢｉ２Ｏ３は多くの熱による変能形を持つため、
低温（４００〜６５０°Ｃ）の処理によっても結晶形が
変わり、これに伴って安定した電気特定を有するＺｎＯ
素子が得にくいと共に、Ｂｉ２Ｏ３は揮発性が高く作業
者が多量に吸い込むと人体に悪影響があるので、その使
用量は、少量であることが望ましい。このため、Ｂｉ２
Ｏ３の代わりにガラス・フリットを使用することもある
が、この場合は、ＺｎＯ粒子の結晶成長が不充分であり
、粒界層の形成も不完全となり、Ｂｉ２Ｏ３を使用した
ものよりＺｎＯ素子の非直線性を低下させてし甘う。
低温（４００〜６５０°Ｃ）の処理によっても結晶形が
変わり、これに伴って安定した電気特定を有するＺｎＯ
素子が得にくいと共に、Ｂｉ２Ｏ３は揮発性が高く作業
者が多量に吸い込むと人体に悪影響があるので、その使
用量は、少量であることが望ましい。このため、Ｂｉ２
Ｏ３の代わりにガラス・フリットを使用することもある
が、この場合は、ＺｎＯ粒子の結晶成長が不充分であり
、粒界層の形成も不完全となり、Ｂｉ２Ｏ３を使用した
ものよりＺｎＯ素子の非直線性を低下させてし甘う。
そこで、これらの欠点を解決するために、酸化った。
しかしながらｂ ＷＯ３，ＭｏＯ２等は共に添加される
ことてより、 Ｂｉｒｃｈの揮散をかなシ抑制し、Ｚｎ
Ｏ結晶の成長及びＺｎＯ結晶粒界層の構造の強化を促進
せしめるけれども、Ｂｉ２Ｏ３の揮散を防止ｙるために
は十分でない。
ことてより、 Ｂｉｒｃｈの揮散をかなシ抑制し、Ｚｎ
Ｏ結晶の成長及びＺｎＯ結晶粒界層の構造の強化を促進
せしめるけれども、Ｂｉ２Ｏ３の揮散を防止ｙるために
は十分でない。
また、この種のＺｎＯ素子は、ｉ同謡で長時１「）」焼
成すると、 ＺｎＯの結晶成長が進み過ぎて、１ｍη１
当りの耐電圧が低くなり、そのため実用に供しなくなっ
てしまう。更てこの種のＺｎＯ素子を特に電力機器に用
いる為には、大電流領域に渡って、７江気特性が一定し
、優れた非直線指数（α値）を持つものが要求されるが
、従来のものは、必ずしもこれを満足するもので万かっ
た。
成すると、 ＺｎＯの結晶成長が進み過ぎて、１ｍη１
当りの耐電圧が低くなり、そのため実用に供しなくなっ
てしまう。更てこの種のＺｎＯ素子を特に電力機器に用
いる為には、大電流領域に渡って、７江気特性が一定し
、優れた非直線指数（α値）を持つものが要求されるが
、従来のものは、必ずしもこれを満足するもので万かっ
た。
本発明は、上記の点に鑑みなさｉｔたもＱ、：′であり
、その目的とするところは、１３４２０３の添加量？檻
：′シ量とし、Ｂｉ２ Ｑ３ 、 ＷＯ３、ＭｏＯ３、
及び酸化マンガンｕｎｏ２．酸化アンチモン５ｂ２０３
ガラスフリットを柱台添加することし・でよって、Ｚｎ
Ｏ粒界層を形成せしめて、電気特性の優れたこの種の２
ｎＯ素子を得供するものである。
、その目的とするところは、１３４２０３の添加量？檻
：′シ量とし、Ｂｉ２ Ｑ３ 、 ＷＯ３、ＭｏＯ３、
及び酸化マンガンｕｎｏ２．酸化アンチモン５ｂ２０３
ガラスフリットを柱台添加することし・でよって、Ｚｎ
Ｏ粒界層を形成せしめて、電気特性の優れたこの種の２
ｎＯ素子を得供するものである。
本発明のＺ％Ｏ素子は、純度９９９係の酸化亜鉛ＺｎＯ
にビスマスをＢ１２Ｃｈの形（（換算して、０．ｆ’＋
０５〜０．１モル係、タングステン、モリブデンｋ
ｌ’Ｐ・ＣｊｐＭｏ０３ 形に換算して夫々０．Ｏ１〜
０．５モル係、マンガンをＭ’ｎ０２の形に換算して０
．０３〜３．０モル係。
にビスマスをＢ１２Ｃｈの形（（換算して、０．ｆ’＋
０５〜０．１モル係、タングステン、モリブデンｋ
ｌ’Ｐ・ＣｊｐＭｏ０３ 形に換算して夫々０．Ｏ１〜
０．５モル係、マンガンをＭ’ｎ０２の形に換算して０
．０３〜３．０モル係。
アンチモンを５ｂ２ｏ３の形に換算して、０．０５〜５
．０モル係の任意の量加えさらに総量に対して硼硅酸亜
鉛ガラスフリツｌ−０，０１〜１．０重ｆｆｌ ％の任
意の量加えたものを原料粉とし、これを湿式混合した後
、造粒、成形して１０００〜１４００’Ｃの温度で焼成
したものである。即ち、本発明のＺｎＯ素子は次のよう
な方法によシ得られる。まず所定の成分組成比になるよ
うに秤量された原料粉を湿式混合した後、造粒成形して
９００”Ｃにて仮焼を行ない、その後１０００〜１４０
０°Ｃの任意の温度で６時間焼成を行なう。焼成は、従
来一般に用いられた方法によシ行なってもよいが、下記
の方法を用いると酸化ビスマス等の添加物の揮散を防ぎ
、或いは補うことができ焼結性の高い焼成を行うことが
できる。
．０モル係の任意の量加えさらに総量に対して硼硅酸亜
鉛ガラスフリツｌ−０，０１〜１．０重ｆｆｌ ％の任
意の量加えたものを原料粉とし、これを湿式混合した後
、造粒、成形して１０００〜１４００’Ｃの温度で焼成
したものである。即ち、本発明のＺｎＯ素子は次のよう
な方法によシ得られる。まず所定の成分組成比になるよ
うに秤量された原料粉を湿式混合した後、造粒成形して
９００”Ｃにて仮焼を行ない、その後１０００〜１４０
０°Ｃの任意の温度で６時間焼成を行なう。焼成は、従
来一般に用いられた方法によシ行なってもよいが、下記
の方法を用いると酸化ビスマス等の添加物の揮散を防ぎ
、或いは補うことができ焼結性の高い焼成を行うことが
できる。
甘ず、第２図（α）においては、焼成サヤ１内に台座２
を置き、その上に本発明のＺｎＯ素子の原料粉と同じ成
分より成る造粒粉３を敷き、さらにその上にＺ ｎ Ｑ
素子成形体４を載１１ダして焼成を行かう。
を置き、その上に本発明のＺｎＯ素子の原料粉と同じ成
分より成る造粒粉３を敷き、さらにその上にＺ ｎ Ｑ
素子成形体４を載１１ダして焼成を行かう。
第２図（ｂ）においてに、上記（α）同様にセントした
後、焼成サヤ１内の四隅に酸化ビスマス、酸化夕／ゲス
テンの粉末５を入れて焼成を行なう。第２図（Ｃ）にお
いては、焼成サヤ１内に造粒粉３を敷き、ＺｎＯ素子成
形体４をその内に埋めて焼成を行につ。
後、焼成サヤ１内の四隅に酸化ビスマス、酸化夕／ゲス
テンの粉末５を入れて焼成を行なう。第２図（Ｃ）にお
いては、焼成サヤ１内に造粒粉３を敷き、ＺｎＯ素子成
形体４をその内に埋めて焼成を行につ。
以下本発明の一実施例を図面及び表に基づいて説明する
。
。
本実ｍｆｌＪにおいて、ＺｎＯ素子は、各成分が下記表
に示しだ組成比と成るように湿式混合した後、成形を行
ないこの成形体を焼成サヤ内に収納して、空気中にて１
３００”Ｃの温度で６時間焼成を行なって得られる。
に示しだ組成比と成るように湿式混合した後、成形を行
ないこの成形体を焼成サヤ内に収納して、空気中にて１
３００”Ｃの温度で６時間焼成を行なって得られる。
表
上記表において資料番号Ｂのものは、比１．マ例で６
Ｆ） ＺｎＯ、Ｂｉ２０３ｒ ＷＯ３，ＭｏＯ３、ガラ
スフリント。
Ｆ） ＺｎＯ、Ｂｉ２０３ｒ ＷＯ３，ＭｏＯ３、ガラ
スフリント。
ＭｎＯ２、から成る。資料番号Ａのものは、本発明のＺ
ｎＯ素子を示したものであり、資料番号Ｂのものに更に
５ｂ２０３を添加して成る。５ｂ２０３は、焼成が進む
に従ってスピネル型構造の化合物に変化して行き、Ｚ？
ＬＯの結晶成長を抑制して、その成長度を調整するため
に添加されるものである。
ｎＯ素子を示したものであり、資料番号Ｂのものに更に
５ｂ２０３を添加して成る。５ｂ２０３は、焼成が進む
に従ってスピネル型構造の化合物に変化して行き、Ｚ？
ＬＯの結晶成長を抑制して、その成長度を調整するため
に添加されるものである。
上記資料Ａ、Ｂについて電流−電圧特性を測定し、その
結果を第３図に示す。第３図ニジ明らかなように資料番
号Ａで示した本発明のものは、従来のものより電流−電
圧特性が向上している。
結果を第３図に示す。第３図ニジ明らかなように資料番
号Ａで示した本発明のものは、従来のものより電流−電
圧特性が向上している。
なお実験結果（Ｃよると、酸化ビスマスの添加量が０．
００５０５モル条以下、層状構造を作るには不十分であ
り、０．１モル以下では、前記層を作るのに過剰となり
、余剰分が揮発揮散してしまった。
００５０５モル条以下、層状構造を作るには不十分であ
り、０．１モル以下では、前記層を作るのに過剰となり
、余剰分が揮発揮散してしまった。
酸化モリブデン、酸化タングステンは、夫々Ｂｉｚ０Ｂ
の層状構造形成を助長する役目をするが、夫々０．０１
モル条以下では、効果が現われず、０、５モル係以上で
は、ＺｘＯの粒界に集中して存在し、非直線指数（α）
を低下させてしまう。また、０．０１モル条以下では、
効果がなかった。。
の層状構造形成を助長する役目をするが、夫々０．０１
モル条以下では、効果が現われず、０、５モル係以上で
は、ＺｘＯの粒界に集中して存在し、非直線指数（α）
を低下させてしまう。また、０．０１モル条以下では、
効果がなかった。。
ガラスフリントは、液相焼結時において俗剤として作用
をするもので粒界層のみに偏在するものでＩ″ｉないの
で、１．Ｏｗｔ係以上では、ＺｎＯ粒子中への拡散が起
こし、α値を低下きせている。０．０１ｗｔ％ 以下
では効果がなかった。
をするもので粒界層のみに偏在するものでＩ″ｉないの
で、１．Ｏｗｔ係以上では、ＺｎＯ粒子中への拡散が起
こし、α値を低下きせている。０．０１ｗｔ％ 以下
では効果がなかった。
酸化マンガンは、３．０モル係以上になると大電流域で
の非直線性が悪くカシ、０．０３モル条以下では効果が
なかった。
の非直線性が悪くカシ、０．０３モル条以下では効果が
なかった。
酸化アンチモノは５．０モルφ以上添加するとＺｎＯ粒
子の結晶成長が抑えられすぎて、充分な大きさの粒子が
できず、また０、０５モル条以下では効果がカかった。
子の結晶成長が抑えられすぎて、充分な大きさの粒子が
できず、また０、０５モル条以下では効果がカかった。
以上のように本発明は、添加物としてＢｉ２０３ 。
１’！’０３ ＋ Ｍｏ５ｓ Ｈガラスフリット、 Ｍ
ｎＯ２さらに５ｂ２０３を加えて粒界層を形成せしめる
こととし、Ｂｉ２Ｏ３の添加量を極微量としだものであ
るから、従来のものに比べてＢｉ２Ｏ３の添加量が大幅
に減少することとカシ、ＺｎＯ素子作製のための原料効
率が向上すると共にビスマスの多形性に伴うこの種のＺ
ｎＯ素子の電気特性の不安定性を防止することができる
Ｏ また添加物として５ｂ２ｏ３を加えることとしたのでス
ピネル型化合！醪に変化した５ｂ２０３ＶｃよってＺ％
Ｏ結晶成長度を調整することができこの種のＺｎＯ素子
の耐電圧を改良することができる。さらに本発明のＺｎ
Ｏ素子は、第３図から明らかなように、従来のものより
素子１ｍｍ当りの耐電圧が低いため、単位体積当りのエ
ネルギー消費量が低く抑えられ、耐量特性が向上すると
共に、素子の１ｌｉｌＪ限電圧（電流１ ｍ Ａが流れ
る時の電圧）の調整、即ち素子の厚みの調整も容易とな
る。また本発明の素子は広範囲に渡って、非直畷性（α
値）が一定しているので長期に渡って、多数の繰り返し
サージが入る場合のサージ・アブソーノ（−としての使
用に適する。
ｎＯ２さらに５ｂ２０３を加えて粒界層を形成せしめる
こととし、Ｂｉ２Ｏ３の添加量を極微量としだものであ
るから、従来のものに比べてＢｉ２Ｏ３の添加量が大幅
に減少することとカシ、ＺｎＯ素子作製のための原料効
率が向上すると共にビスマスの多形性に伴うこの種のＺ
ｎＯ素子の電気特性の不安定性を防止することができる
Ｏ また添加物として５ｂ２ｏ３を加えることとしたのでス
ピネル型化合！醪に変化した５ｂ２０３ＶｃよってＺ％
Ｏ結晶成長度を調整することができこの種のＺｎＯ素子
の耐電圧を改良することができる。さらに本発明のＺｎ
Ｏ素子は、第３図から明らかなように、従来のものより
素子１ｍｍ当りの耐電圧が低いため、単位体積当りのエ
ネルギー消費量が低く抑えられ、耐量特性が向上すると
共に、素子の１ｌｉｌＪ限電圧（電流１ ｍ Ａが流れ
る時の電圧）の調整、即ち素子の厚みの調整も容易とな
る。また本発明の素子は広範囲に渡って、非直畷性（α
値）が一定しているので長期に渡って、多数の繰り返し
サージが入る場合のサージ・アブソーノ（−としての使
用に適する。
第１図はＺｎＯ素子の微細構造を示す説明図、第２図は
本発明のＺ％Ｏ素子成形体の焼成方法を示す説明図、第
３図は不発ヴ」のＺｎＯ素子の電随−電圧特性図。 特許用１呵１人 株式会社 明 ’＋ＩＩ＾ 舎 代表者 今 井 正 雄 帽 綜 ｒつ 雑 ″′”
本発明のＺ％Ｏ素子成形体の焼成方法を示す説明図、第
３図は不発ヴ」のＺｎＯ素子の電随−電圧特性図。 特許用１呵１人 株式会社 明 ’＋ＩＩ＾ 舎 代表者 今 井 正 雄 帽 綜 ｒつ 雑 ″′”
Claims (1)
- 酸化亜鉛を主成分とし、これにビスマス等の酸化物或い
は塩を数種添加した後、成形焼成して成る酸化亜鉛非直
線抵抗体において、前記添加物として、ビスマスをＢｉ
２Ｏ３の形に換算して％ｏ、ｏｏｓ〜０．１モル係、タ
ングステン及係上タングステンＯ３、Ｍｏ５ｓの形に換
算して、夫々０．０１〜０．５モル％ 、 ｋｆｎ を
Ａｆｎ０２の形に換算して０．０３〜３．０モル係、ｓ
ｂ を５ｂ２ｏ３の形に換算して０．０５〜５．０モ
ル係の任意の量加え、さらにその総量に対して硼硅酸亜
鉛のガラスフリントを０．０１〜１．０ｗｔ％の任意の
量添加し、１０００〜１４００°Ｃの温度にて焼成して
成ることを特徴とする酸化亜鉛非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58043821A JPS59169105A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 酸化亜鉛非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58043821A JPS59169105A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 酸化亜鉛非直線抵抗体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59169105A true JPS59169105A (ja) | 1984-09-25 |
Family
ID=12674409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58043821A Pending JPS59169105A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 酸化亜鉛非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59169105A (ja) |
-
1983
- 1983-03-16 JP JP58043821A patent/JPS59169105A/ja active Pending
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