JPS59202605A

JPS59202605A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物

Info

Publication number: JPS59202605A
Application number: JP58077754A
Authority: JP
Inventors: 野井　慶一; 高見　昭宏; 海老根　一英; 熊沢　幾美子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-05-02
Filing date: 1983-05-02
Publication date: 1984-11-16

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】産業上の利用分野本発明は各種眠気機器、電子・機器において異常電圧吸
収用及びノイズ除去用などに利用される電圧依存１生非
直線抵抗体（以下・・リスクと呼ぶ）を作るのに好適な
電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物に関するものである
。

従来例の構成とその問題点従来、各種電気機器、電子機器における異常高電圧（以
下サージと呼ぶ）の吸収、雑音の除去。

火花消去などのために電圧依存性非直線抵抗特性を有す
るＳｉＣバリスタやＺｎＯ系バリスタなどが使用されて
いた。このようなバリスタの電圧−電流特性は近似的に
次式のように表わすことができる。

Ｉ　＝　（Ｖ／Ｃ）α ここで、工は電流、Ｖｉｌ−１：を圧、Ｃはバリスタ固
有の定数であり、αは重圧非直線指数である。

ＳｉＣバリスタのａは２〜７程度、ＺｎＯ系バリスタで
は５ｏにもおよぶものがある。このようなバリスタはサ
ージのように比較的高い電圧の吸収に優れた性能を有し
ているが、誘電率が低く固有静電容量が小さいため、バ
リスタ電圧以下の低い電圧（例えばノイズなど）の吸収
に対してはほとんど効果を示さず、また誘電損失角（ｔ
ａｎδ）も５〜１ｏ％と大きい。

一方、これらのノイズなどの除去には組成や焼成条件を
適当に選択することにより、見かけの誘電率が５×１０
４〜６Ｘ１ｏ４程度でｔａｎδが１％前後の半導体磁器
コンデンサが利用されている。しかし、この半導体磁器
コンデンサはサージなどによシある限度以上の電流が素
子に印加されると破壊したり、コンデンサとしての機能
を果たさなくなったりする。

上記のような理由で眠気機器、電子１機器においては、
サージ吸収やノイズ除去などの目的のためには、通常バ
リスタとコンデンサ及び他の部品（例えばコイル）とを
組み合わせて使用され、例えばノイズフィルタはこのよ
うな構成になっている。

第１図、は一般的な従来のノイズフィルタ回路を示し、
第２図はバリスタとコンデンサ及びコイル′を組み合わ
せて構成された従来のノイズフィルタ回路を示しており
、１はコイル、２はコンデンサ、３はバリスタである。

しかし、このような第２図に示す構成は機器内部におけ
る部品点数が多くなる上に機器の小形化動向に相反する
という欠点を有していた。

発明の目的本発明は上記のような従来のサーフ吸収、ノイズ除去に
おける欠点を除去し、バリスタとコンデンサの両方の機
能を有し、１個の素子でサージ吸収、ノイズ除去が可能
な複合１機能を有するバリスタを作るのに好適な磁器組
成物を提供することを目的としている。

発明の構成本発明は上記のような目的を達成するために、Ｓ　ｒ　
Ｔ　１０３と、原料中に初期から存在する極微量のＮｂ
２Ｏ５と、半導体化促進用金属酸化物としてＤｙ２Ｏ３
と、Ｍｇ　、Ｚｒ　、Ｓｎ　、Ｓｂ　、’Ｗ、Ｂｉ　、
Ｎｉ　、Ｆｅからなる群から選択された少なくとも１種
類以上の元素をそれぞれ所定量含有してなる電圧依存性
非直線抵抗体磁器組成物を提案するものである。

実施例の説明以下に本発明を実施例を挙げて具体的１（説明する。

〈実施例１〉Ｓ　ｒ　Ｔ　１０３と原料中に初期から存在する１女微
量のＮｂ２Ｑ５（本芙施例１で用いた原料中のＮｂ２Ｑ
５含有量は０．０５０モル％）と半導体化促進用金属酸
化物としてのＤｙ２Ｏ３と非直線性を向上゛誉せる元素
としてのＺ　ｒ　Ｏ２を下記の第１表に示した組成比に
なるように秤量した後、ボールミルなどにより湿式で６
時間混合粉砕し、乾燥させた後、空気中で１０００’Ｃ
、４時間仮・焼した。その後、ボールミルなどにより湿
式で４時間粉砕し、乾燥させた後、有機バインダー（例
えばポリビニルアルコールなど）を８ｗｔ％加え造粒し
た後、８．○φ（ｍｍ）Ｘｌ、○ｔ（ｍｍ）の円板状に
成形圧約１．ｏ　ｔ　／ｃｒ、、で加圧成型した。

この成型体を還元雰囲気（列えばＮ２：Ｈ２＝１：１゜
流量１．ｏ　１　／ｍｉｎ　）にて１３５０’Ｃで４時
間焼成した。

こうして得られた焼成体の比抵抗は平均して０３Ω・ｍ
であり、平均粒子径は３０μｍであった。

次に、上記焼成体を空気中で１３００’Ｃ、２時間焼成
し、第３図の焼結体４を得だ。さらに、上記・焼結体４
の両乎面をＳｉＣなどの研ｊ書剤を用いて研磨し、研磨
面にＡｑなどの導鐵性金属を用いて電極５，６を形成し
た。上記電極５，６の形状は５．０φ（陥）の円形とし
た。

このようにして得られた素子の特注を第１表に併せて示
す。

なお、素子のバリスタとしての特性評価１ｒｉ電圧−電
流特性式％式％）（但し、工は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
、αは非直線指数である）におけるａとＣによって行う
ことが可能である。しかし、Ｃの正確な測定は困難であ
るため、本発明においては１ｍＡの電流を流した時の単
位厚み当りのバリスタ電圧（以下■１ｍＡ／”と呼ぶ）
の値と、α−ｌＯｑ（ｖ１ｏｍＡ／■１ｍＡ）（但し、■１ｏｍ八は１０ｍＡの電流を流しだ時のバリ
スタ電圧、ｖｌｍＡは１　ｍＡの電流を流した時のバリ
スタ電圧である）の１直によりバリスタとしての特性評
価を行っている。まだ、コンデンサとしての特注評価は
測定周波数Ｉ　ＫＨｚ　　における誘電率ε、誘亀損失
角ｔａｎδで行っている。

以下余白第１表に示したように、Ｄｙ２Ｏ３は添卵量か０．００
５モル％以上になると焼成時に５ｒＴ１０３を主体とす
る結晶の格子内に固溶し、原子価制御（でより焼結体の
比抵抗を１，０Ω・α前後に下げることができるため、
空気中で丹焼成することにより１焼結体粒子境界に高抵
抗ノーを形成し、バリスタとしての使用がＯＴ能でめる
。しかし、１）ｙ２０３が１０．０００モル％を超える
とも（はや固溶しなくなり、焼結体の比抵抗（ｒｉ大き
くなり、バリスタとしての使用には不適当となる。

まだ、Ｎｂ２Ｏ５は原料中のＴｌＯ２中に混存して含ま
れるもので、添訓吻として意図的に加えたものではない
が、Ｎｂ２Ｏ５が存在することにより半導体化が阻害さ
れることはないため、原料としてのＴｌＯ２を高純度に
精製しなくてもＮｂ２Ｏ５を含有したままの状態で使用
してもか捷わない。

なお、Ｎｂ２Ｏ５の含有量はＴｌＯ２のａｍ純度によシ
異なるが、通常工業的に精製される原料中には０．００
１〜０．２００モル％の１ｑｂ２０５が含有されるため
、１ｑｂ２０５の含有量は０．００１〜０．２００モ／
ｌｚ％とした。

Ｚ　ｒ　Ｏ２は焼成時にＳ　ｒ　Ｔ　ｉ　Ｏ３を主体と
する結晶の粒子境界に偏析し、粒子境界の比抵抗を増大
させ、焼７桔体の非直線指数αを大きくするのに寄与す
る。

このような効果が現われるのは、Ｚ　ｒ　Ｏ２の添加量
が０．００５モル係以上になった時である。まだ、Ｚ　
ｒ　Ｏ２の添加量が１ｏ、ｏｏｏモルチを超えると電気
的持回は劣化してくる。

従って、バリスタとコンデンサの両方の機能を同時に満
足する組成範囲は、Ｄｙ２Ｏ３が０．００６〜１０．０
００　モ／ｌ／　％　、　Ｚ　ｒ○２か０．００５−１
０．ＯＯＯモ＃係である。なお、試料／１６１〜５．１
０，１１．１６゜１７　、２３　、２４　、２８〜３４
は比較例である。

〈実施例２〉Ｓ　ｒ　Ｔ　１０３と原料中に初期から存在する極微量
のＮｂ　○　（本実施例２で用いた原料中のＮｂ２Ｏ５
６含有量は０．０５０モル％）と半導体化促進用金属酸化
物としてのＤｙ２Ｏ３と非直ｔｉを向上させる元素とし
てのＮ　ｉ　Ｏを上記実施例１と同様の操作により成形
、還元焼成、酸化を行った。このようにして得られた素
子の特性を上記と同様の条件で測定して下記の第２表に
示す。

以丁余白第２表で示したように、Ｄｙ２Ｏ３は添加量が０．００
５モル係以上になると焼成時に５ｒＴＩＱ３を主体とす
る結晶の格子内に固溶し、原子価制御により焼結体の比
抵抗を１．０Ω・ｍ前後に下げることかできるだめ、空
気中で再焼成することにより焼結体粒子境界に高抵抗層
を形成し、バリスタとしての使用が可能である。しかし
、Ｄｙ２Ｏ３が１０．０００モル係を超えるともはや固
溶しなくなり、焼、鎖体の比抵抗は大きくなり、バリス
タとしての使用には不適当となる。

壕だ、Ｎｂ２ｏ５は原料中のＴ　ｚ　Ｏ２中に混存して
含まれるもので、添加物として意図的に加えたものでは
ないが、Ｎｂ２ｏ５が存在することにより半導体化が阻
害されることはないため、原料としてのＴ　１０２を高
純度に精製しなくてもＮｂ２Ｏ５を含有した１まの状態
で使用してもかまわない。

なお、Ｎｂ２Ｏ５の含有量ばＴ　１０２の精製純度によ
り異なるが、通常工業的に精製される原料中には０．Ｏ
ｏ１〜０．２ｏｏモル係ノＮｂ２Ｏ５が含有されるため
、Ｎｂ２ｏ５の含有量は０．００１〜０．２００モル％
とした。

Ｎ　ｉ　Ｏは焼成時にＳｒＴｉＯ３を主体とする結晶の
粒子境界（Ｃ偏析し０粒子境界の比抵抗を増大させ、焼
結体の非直線指数αを大きくするのに寄与する。

このような効果が現われるのは、Ｎ　ｉ　Ｏの添加量が
０．００５モル％以上になった時である。まだ、ＮｉＯ
の添／ｌｉｔが１０．０００モル係を超えると電気的特
注は劣化してくる。

従って、バリスタとコンデンサの両方の機能を同時に満
足する組成範囲は、Ｄｙ２Ｏ３が０．００５〜１０．０
００　モ／Ｌ、％、ｒＪｉ○が０．００５〜１０．ＯＯ
Ｏモ／Ｌ＝１１７．１２２，１２３．＋２１？Ｎ１３４
−　　　　　　　　　　は比較列である。

なお、実施例１，２ではＺｒＯ２、Ｎ　ｒ　Ｏについて
のみそれそ汎単独で用いる場合について説明し／ζが、
これらに代えてＭｑ　、　Ｓｎ　、　Ｓｂ　、Ｗ、　Ｂ
　ｉ　、　Ｆｅの堰化物をそれぞれ単独で上記所定量の
範囲で用いても同様の効果が得られることを確認した。

また、これらＺｒ、Ｎｉ、Ｍｑ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｗ、Ｂｉ
、Ｆｅの酸化物を２種類以上、合計での添加量が上記所
定量の範囲になるようにして用ｊハても同様の効果が得
られることを確認した。

上記の素子を使用して第４図に示すような回路を作り、
第５図に示すようなノイズ入力Ａに対して出力状況を調
べた結果、第５図の出力状況曲線Ｂに示すようにノイズ
をおさえることができた。

第５図で７は本発明の素子、８はコイルである。

なお、第１図に示す従来のフィルタ回路の出力状況は第
５図の出力状況曲線Ｃの通りであり、十分にノイズを除
去していない。また、第２図に示すバリスタを含む従来
のフィルタ回路では、本発明による素子を用いた第４図
の回・路に類似した効果が得られるが、バリスタを別昭
に必要とするたけ部品点数が多くなる。

発明の効果以上述べたように本発明による磁器組成物を利用した素
子は従来にない複合機能を有し、バリスタとコンデンサ
の二つの役割を同時に果たすことが可能であり、従来の
ノイズフィルタ回路を簡略化し、小形、高性能、低コス
ト化に寄与するものであり、各種電気機器、電子機器の
サージ吸収。

ノイズ除去へと広げることができ、その実用上の価値は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

７耶１図、第２図ｆｄそれぞれ従来におけるノイズフィ
ルタ回路を示す回路図、第３図は本発明による磁器組成
物を用いた素子の断面図、第４図は第３図の素子を用い
たノイズフィルタ回路を示す回路、図、第５図は本発明
と従来のノイズフィルタ回路による入力ノイズと出力ノ
イズの状況を示す特ｉ生図である。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図ブ第２図ブ第３図第４図５図 −）力もりｒ（ら乞（１ハブＶ４２〕

Claims

【特許請求の範囲】ＳｒＴｉＯ３を９９．９８９〜７９．８００モ／ｌ／　
％　ｌ　Ｎｂ２Ｏ５を０．００１〜０．２００モル％　
、Ｄｙ２Ｏ３をｏ、ｏ○５〜１０．０００モル％　、Ｍ
ｑ、Ｚｒ、Ｓｎ、ｓｂ、Ｗ、Ｂｉ　、Ｎｉ。Ｆｅから選択された少なくとも１種類以上の元素を酸化
物の形にして０．○Ｑ５〜１Ｏ，Ｃ○０モル係含有する
ことを特徴とする電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物。