JPS59208807A - 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は各種電気機器、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性非直線
抵抗体（以下バリスタと呼ぶ）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バリヌ
リスＺｎＯ系バリヌク　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。

■＝（Ｖ／Ｃ）α ここで、工は電流、■は電圧、Ｃはバリスタ固有の定数
であシ、αは電圧非直線指数である。

ＳＩＣＩＣバリスタは２Ｎ７程度、ＺｎＯ系バリヌクで
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（例えはノイズなど）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５〜１０係と大きい。

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
４〜６×１０４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）、コンデンサとしての機能
を果たさなくなったシする。

上記のような理由で電気機器、電子機器においては、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７１ｚ）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り回路を示し、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り回路を示しておシ、１
はコイノベ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」二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ジ吸収、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 この目的を達成するために本発明は、Ｓｒ　Ｔｉ　０３
と、原料中に初期から存在する極微量のＮｂ２Ｏ５と、
半導体化促進用金属酸化物としてＴａ２０５と、Ｍｇ、
　　Ｚｒ、　　Ｓｎ、　　Ｓｂ、　　Ｗ、　　Ｂｉ　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
器組成物を得ようとするものである。

実施例の説明 以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

〈実施例〉 ５ｒＴｉ　Ｏｓと原料中に初期から存在する極微量のＮ
ｂ２Ｏ５（本実施例で用いた原料中のＮｂ２Ｏ５含有量
は０．０５０（：／ｌ／％）と半導体化促進用金属酸化
物としてのＴａ２０５と非直線性を向上させる元素とし
てのＺｒＯ２を下記の第１表に示す組成比になるように
秤量した後、ボールミル ６時間混合粉砕し、乾燥させた後、空気中で１０００’
Ｃ１４時間仮焼する。その後、ボールミ／ｌ／などによ
シ湿式で４時間粉砕し、乾燥させた後、有機バインター
（例えばポリビニルアルコ−）Ｌｉすど）をＳｗｔ％加
え造粒した後、８．○φ（υ・５）×１０ｔ（ｙｒａ）
の円板状に成形圧約１．０　ｙ２で力１圧ｍ 成型した。この成型体を還元雰囲気（例えばＮ２Ｈ２：
１；１，流量”　”Ａｎ　）にて１３５０℃で４時ｆ７
Ｊ１焼成した。こうして得られた焼成体の比抵抗は平均
して０　３Ω歌，であシ、平均粒子径は３０μｍであっ
た。

次に、上記焼成体を空気中で１３００℃、２時間焼成し
、第３図の焼結体４を得た。さらに、上記焼結体４の両
平面をＳｉＣなどの研磨剤を用いて研磨し、研磨面にＡ
ｑなどの導電性金属を用いて′ｉ′ｌ￥極５，６全５，
６た。」−記電極５，６の形状は５・Ｑφ（Ｎ４）の円
形とした。

このようにして得られた素子の特性を第１表に併せて示
す。

なお、素子のバリスタとしての４−１性評価は上述した
電圧−電流特性式 ％式％） （但し、■は電流、■は電圧、Ｃはバリヌク固有の定数
、αは非直線指数である。）におけるαとＣによって行
うことが可能である。

しかし、Ｃ．の正に（ｔｔ′なΔ１１ｊ定は川蝉である
ため、木ブｄ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”　”／ｙｔｔｙｎ．
と呼ぶ）の値と、 α−１／β。ｇ（ｖ１０ｍＡ／ｖ１ｍＡ）（但し、Ｖ＋
ｏｍＡは１０ｍＡの電流を疏した時のバリスタ電圧、Ｖ
＋　ｍＡは１ｍＡの電流を流した時のバリスタ電圧であ
る。）の値によりバリスタとしての特性評価を行ってい
る。また、コンデンサとしての特性評価は測定周波数Ｉ
ＫＩＩＺにおける誘電率ε、誘電損失角−δで行ってい
る。

第１表で示したように、Ｔａ２０５は添加量が０．００
５モル％以上になると焼成時にＳｒ　Ｔｉ　０３を主体
とする結晶の格子内に固溶し、原子価制御によシ焼結体
の比抵抗を１．０Ω■前後に下げることができるため、
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
量を形成し、バリスタとしての使用が可能である。しか
し、Ｔ２Ｌ２０５が１０、○００モ／Ｖ％を超えるとも
はや固溶しなくなり、焼結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。

また、Ｎｂ２Ｏ５は原料中のＴｉＯ２中に混存して含捷
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υ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を含有した捷まの状態で使用
してもかまわない。なお、Ｎｂ２Ｏ５の含有量はＴｉＯ
２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００００１〜０．２００モル係のＮｂ２Ｏ５
が含有されるため、Ｎｂ２Ｏ５ノ含有量はｏ、○ｏ１〜
０１２ｏｏ−１：）ｖ％とした。

ＺｒＯ２は焼成時にＳｒＴｉＯ３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、焼結体
の非直線指数αを太きぐするのに寄−りする。

このような効果が現われるのは、ＺｒＯ２の添加１１（
が○、○０５モ／ｌ／％以上になった時である。また、
ＺｒＯ２の添加量が１０．０００モ）ｖ％を超えると７
Ｌ気的特性は劣化してくる。

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、Ｔ２Ｌ２０５が０．００５〜１０．
０００モル係、　　ＺｒＯ２がＯ２Ｏ３５〜１０．００
０モル係である。なお、試和扁　１〜５゜１０．１１，
１６，１了、２２，２３．２８へ３４は比較例である。

なお、実施例ではＺｒＯ２についてのみｉＪｊ独で用い
る場合について説明したが、これらに代えてＭｇ、　　
Ｓｎ、　　ｓｂ、　　ｗ、　　Ｂｉミノ化物をそれぞれ
弔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、Ｍｑ。

Ｓｎ、　　Ｓｂ、　　Ｖｌ、　　Ｂｉ　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
にして用い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シ、
第５図に示すようなノイズ人ツノＡＫ苅して出力状況を
調べた結果、第６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６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り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
のフィルり回路では、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、バリスタを別個に
必要とするだ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２つの役割を同時に果たすことが可能であシ、従来の
ノイズフィルり回路を簡略化し、小形、高性能、低コス
ト化に寄与するものであシ、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」−の価値
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は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
イズフィルり回路を示す回路図、第５図は本発明と従来
のノイズフィルり回路による入力ノイズと出力ノイズの
状況を示す特性図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第　４　図 第５図 Ｋｌ　’＊ｌ’：、玖ｏｓｔｔｚ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｓｒ　Ｔｉ　Ｏｓを９９−９８９　ヘア　９．８００−
   Ｅ−／Ｌ／％。 Ｎ１）２０５　　を０．００１　〜０．２００モ／ｌｚ
   ％　、　　Ｔ１１２　０３を０．００　５〜１　０．０
   ００モ／Ｌ’％、　Ｍｇ、Ｚｒ。 Ｓｎ、　　Ｓｂ、　　Ｗ、　　Ｂｉ　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。・００
   ５〜１０．０００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。