JPS5982702A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents
電圧非直線抵抗体Info
- Publication number
- JPS5982702A JPS5982702A JP57193725A JP19372582A JPS5982702A JP S5982702 A JPS5982702 A JP S5982702A JP 57193725 A JP57193725 A JP 57193725A JP 19372582 A JP19372582 A JP 19372582A JP S5982702 A JPS5982702 A JP S5982702A
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- JP
- Japan
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- atoms
- voltage
- nonlinear resistor
- zno
- voltage nonlinear
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- 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、電圧非直線抵抗体、さらに詳しくは過電圧保
護用素子として用いられる酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分
とした電圧非直線抵抗体に関する。
護用素子として用いられる酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分
とした電圧非直線抵抗体に関する。
従来、電子機器、電気機器の過電圧保護を目的として、
シリコンカーバイド（８ｉＣ）、セレン（８ｅ）、シリ
コン（８１）又はＺｎＯを主成分としたノ（リスクが利
用されている。中でもＺｎＯを主成分としたバリスタは
、一般に制限電圧が低く、電圧非直線指数が大ぎいなど
の特徴を有している。そのため半導体素子のような過電
流耐量の小さいもので構成される機器の過電圧に対する
保￥ＩＡｒｃ適しているので、８ｉＣよりなるバリスタ
などに代って広（利用されるようＫなった。
シリコンカーバイド（８ｉＣ）、セレン（８ｅ）、シリ
コン（８１）又はＺｎＯを主成分としたノ（リスクが利
用されている。中でもＺｎＯを主成分としたバリスタは
、一般に制限電圧が低く、電圧非直線指数が大ぎいなど
の特徴を有している。そのため半導体素子のような過電
流耐量の小さいもので構成される機器の過電圧に対する
保￥ＩＡｒｃ適しているので、８ｉＣよりなるバリスタ
などに代って広（利用されるようＫなった。
またＺｎＯを主成分とし、副成分として希土類元素、コ
バルト（Ｃｏ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｈ）
、セシウム（Ｃ３）のうち少なくとも一種ならびにクロ
ム（Ｃｒ）を元素又は化合物の形で添加して焼成するこ
とにより製造される電圧非直線抵抗体が電圧非直線性に
優れていることが知られている。
バルト（Ｃｏ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｈ）
、セシウム（Ｃ３）のうち少なくとも一種ならびにクロ
ム（Ｃｒ）を元素又は化合物の形で添加して焼成するこ
とにより製造される電圧非直線抵抗体が電圧非直線性に
優れていることが知られている。
しかしこの電圧非直線抵抗体は、長衣尾サージ耐量がや
や低いという欠点や、静電寿命性能が低いなどという欠
点があり、素子の小型化を行う上で問題があった・ 本発明は、長波尾サージによる素子の破壊機構を究明し
、さらに破壊防止を行うことを実現し、同時に課電寿命
特性をも向上させた小形で高長波尾耐量かつ課電寿命特
性の優れた電圧非直線抵抗体を提供することを目的とし
ている。
や低いという欠点や、静電寿命性能が低いなどという欠
点があり、素子の小型化を行う上で問題があった・ 本発明は、長波尾サージによる素子の破壊機構を究明し
、さらに破壊防止を行うことを実現し、同時に課電寿命
特性をも向上させた小形で高長波尾耐量かつ課電寿命特
性の優れた電圧非直線抵抗体を提供することを目的とし
ている。
ここに本発明者は、ＺｎＯを主成分とし、副成分として
希土類元素、Ｃｏ、 Ｋ＊ Ｃｓ、 Ｒｌｂのうち少な
くとも一種ならびＫＣｒを添加ｊ−てｔｒる従来技術の
電圧非直線抵抗体においては、長波尾の大ＩＦ流のサー
ジ−が印加されると、素子表面に備えられた電極の外周
部においてｔ界集中による電流集中が発生し、かかる電
流り中が素子の破壊をもたらす事実を見出した。また抵
抗体内部においては、局部的な不均質部が存在（７てい
る事実をｉ認し、直流Ｖ流通靜時にこの不均質部へのＩ
Ｆ電流集中発生し、特性劣化をもたらすことを１出した
。
希土類元素、Ｃｏ、 Ｋ＊ Ｃｓ、 Ｒｌｂのうち少な
くとも一種ならびＫＣｒを添加ｊ−てｔｒる従来技術の
電圧非直線抵抗体においては、長波尾の大ＩＦ流のサー
ジ−が印加されると、素子表面に備えられた電極の外周
部においてｔ界集中による電流集中が発生し、かかる電
流り中が素子の破壊をもたらす事実を見出した。また抵
抗体内部においては、局部的な不均質部が存在（７てい
る事実をｉ認し、直流Ｖ流通靜時にこの不均質部へのＩ
Ｆ電流集中発生し、特性劣化をもたらすことを１出した
。
このような問題を解決すべく研究を集めたところ、副成
分として更にホウ素（Ｂ）と、アルミニウム（Ａｔ）、
ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）’ のうち少
なくとも一種とを添加することにより、素子外周部が内
部よりやや高抵抗化する事実、そしてこれが電極外周部
での電流集中を防止し、長波尾サージ耐量の向上を可能
にする事実を見出した。−万抵抗体内部における不均質
部も同時に消滅し、課電寿命の大幅な向上がなされた電
圧非１０■■抗体が得られることを見出し、本発明を完
成した。
分として更にホウ素（Ｂ）と、アルミニウム（Ａｔ）、
ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）’ のうち少
なくとも一種とを添加することにより、素子外周部が内
部よりやや高抵抗化する事実、そしてこれが電極外周部
での電流集中を防止し、長波尾サージ耐量の向上を可能
にする事実を見出した。−万抵抗体内部における不均質
部も同時に消滅し、課電寿命の大幅な向上がなされた電
圧非１０■■抗体が得られることを見出し、本発明を完
成した。
しかして本発明によれば、 ＺｎＯを主成分とし、副成
分として希土類元素、Ｃｏ、 Ｋ 、 Ｒ，、ｂ 、
Ｃｓのうち少な（とも一種ならびにＣｒを含む従来の電
圧非直線抵抗体に、更に副成分としてＢおよびＡｌ、Ｏ
ａ。
分として希土類元素、Ｃｏ、 Ｋ 、 Ｒ，、ｂ 、
Ｃｓのうち少な（とも一種ならびにＣｒを含む従来の電
圧非直線抵抗体に、更に副成分としてＢおよびＡｌ、Ｏ
ａ。
Ｉｎの中から少なくとも一種を添加したことを特徴とす
る電圧非直線抵抗体が提供される。
る電圧非直線抵抗体が提供される。
本発明に従う電圧非直線抵抗体は、 一般にはＺｎＯと
添加成分の金属又は化合物の混合物を酸素含有雰囲気の
もとで高温で焼成し、焼結させることによって製造され
る。
添加成分の金属又は化合物の混合物を酸素含有雰囲気の
もとで高温で焼成し、焼結させることによって製造され
る。
通常、添加成分は金属酸化物の形で添加されるが、焼成
過程で酸化物になり得る化合物、例えは炭酸塩、水酸化
物、弗化物およびその溶液なども用いることができある
いは単体元素の形で用いて焼成過程で酸化物にすること
もで診る。
過程で酸化物になり得る化合物、例えは炭酸塩、水酸化
物、弗化物およびその溶液なども用いることができある
いは単体元素の形で用いて焼成過程で酸化物にすること
もで診る。
特に好ましい方法によれば、本発明の電圧非直線抵抗体
は、ＺｎＯ粉末に添加成分金属又は化合物の粉末を十分
に混合し、焼成前に空気中で５００〜１０００℃で数時
間仮焼し、仮焼物を十分に粉砕し、所定の形状に成形し
、次いで空気中で１１００°−１４００℃程度の温朋で
数時間焼成することにより製造される。１１００℃より
低い焼成温度では焼結が不十分で特性が不安定である。
は、ＺｎＯ粉末に添加成分金属又は化合物の粉末を十分
に混合し、焼成前に空気中で５００〜１０００℃で数時
間仮焼し、仮焼物を十分に粉砕し、所定の形状に成形し
、次いで空気中で１１００°−１４００℃程度の温朋で
数時間焼成することにより製造される。１１００℃より
低い焼成温度では焼結が不十分で特性が不安定である。
また１４００℃より高い温度では均質な焼結体を得るこ
とが困難となり、電圧非直線性が低下し、特性の制御な
どの再現性に難点があり、実用に供するあ゛芸品を得が
たい。
とが困難となり、電圧非直線性が低下し、特性の制御な
どの再現性に難点があり、実用に供するあ゛芸品を得が
たい。
ここで本発明をさらに例示するために実施例を示す。
実施例
ＺｎＯ粉末Ｋ Ｐｒ５Ｏ＋ｌ＋ ＣＯ３Ｏ４＋ Ｋ２Ｃ
Ｏ３＋ Ｃｒ＋Ｏａ ＋ Ｂ２Ｏ３。
Ｏ３＋ Ｃｒ＋Ｏａ ＋ Ｂ２Ｏ３。
ＡｌＩ２Ｏ３粉末を陸記の８１表に記載の所定の原子係
に相当する量で添加し、十分に混合した後、５００〜１
０００℃で数時間仮焼した。次いで仮焼物を十分に粉砕
し、バインダーを加えて直径１７趨の円板状に加圧成型
し、１１００”Ｃ〜１４００℃で空気中で１時間焼成し
て焼結体を得た。この様にして得られた焼結体を厚さ２
龍の試料に研磨し、その両面に電極を焼付けて素子を作
り、その電気的特性を測定しく ５ ） た。
に相当する量で添加し、十分に混合した後、５００〜１
０００℃で数時間仮焼した。次いで仮焼物を十分に粉砕
し、バインダーを加えて直径１７趨の円板状に加圧成型
し、１１００”Ｃ〜１４００℃で空気中で１時間焼成し
て焼結体を得た。この様にして得られた焼結体を厚さ２
龍の試料に研磨し、その両面に電極を焼付けて素子を作
り、その電気的特性を測定しく ５ ） た。
電気的特性としては、２５℃において素子に１ｍＡの１
流を流、した時の電極間電圧ＶＩｍＡ、１ｍＡ〜１０ｍ
Ａでの非直線指数αならびに長波尾−リ°−ジ電流耐量
として２ ｍ、、Ｌ：、 １００Ａの炉形波Ｖ、流を２
０回印加して前後の■１ｍＡの変化を求めた。また課電
寿命特性として、直流２０ ｍＡを５分間通電し、前後
で１μＡＷ流を流した時の電極間電圧ｖｌヵＡの変化を
求めた。非直線指数αは素子電流■の電圧Ｖに対する変
化を次式忙近似して得られる。
流を流、した時の電極間電圧ＶＩｍＡ、１ｍＡ〜１０ｍ
Ａでの非直線指数αならびに長波尾−リ°−ジ電流耐量
として２ ｍ、、Ｌ：、 １００Ａの炉形波Ｖ、流を２
０回印加して前後の■１ｍＡの変化を求めた。また課電
寿命特性として、直流２０ ｍＡを５分間通電し、前後
で１μＡＷ流を流した時の電極間電圧ｖｌヵＡの変化を
求めた。非直線指数αは素子電流■の電圧Ｖに対する変
化を次式忙近似して得られる。
■＝（Ｖ／ｃ）“
ここでＣは電流密度がｌ ｍＡ ／ｄのとぎの素子の単
位厚さ当たりの電圧である。電圧非直線抵抗体の配合組
成を種々変えたと針の電気的特性の測定結果を第１表圧
記す。第１表に示した配合組成は、原料中の各成分金属
元素の原子数の総和ＶＣ対する添加元素の原子数の比か
ら算出される原子係で示（６） 第１表 第１表（つづき） 第１表に示す試料／Ｉ６１はＺｎＯにＰｒ、Ｃ６，Ｋ。
位厚さ当たりの電圧である。電圧非直線抵抗体の配合組
成を種々変えたと針の電気的特性の測定結果を第１表圧
記す。第１表に示した配合組成は、原料中の各成分金属
元素の原子数の総和ＶＣ対する添加元素の原子数の比か
ら算出される原子係で示（６） 第１表 第１表（つづき） 第１表に示す試料／Ｉ６１はＺｎＯにＰｒ、Ｃ６，Ｋ。
Ｃｒのみを添加して製造した従来の焼結体く相当し、そ
の長波尾サージ電流特性は−７９３、課電寿命特性は−
２３，１、非直線指数αは３４である。本発明の目的で
ある、長波尾サージ電流耐量が良好な、即ち７２ｍ人の
変化率が−７９，３より０％に近＜、課電寿命特性が向
上した、即ち■ｌμＡの変化率が−２３，５係より０％
に近い試料は、第１表により腐３〜４７゜４１０〜４１
３ 、 Ａ１１６〜４１９ 、４２２〜／％２４ 、
、％２７〜肩３ｔ 。
の長波尾サージ電流特性は−７９３、課電寿命特性は−
２３，１、非直線指数αは３４である。本発明の目的で
ある、長波尾サージ電流耐量が良好な、即ち７２ｍ人の
変化率が−７９，３より０％に近＜、課電寿命特性が向
上した、即ち■ｌμＡの変化率が−２３，５係より０％
に近い試料は、第１表により腐３〜４７゜４１０〜４１
３ 、 Ａ１１６〜４１９ 、４２２〜／％２４ 、
、％２７〜肩３ｔ 。
／１６３３〜４３５である。このうち試料４３１は非直
線指数ａが低く実用忙供さない。従って、ＰｒはＯ，Ｏ
Ｓ〜５．０原子係、Ｃｏは０．１〜１０原子チ、Ｋは０
．０１〜１．０原子係、Ｃｒは０．０１〜１．０原子チ
、Ｂは５×１０〜１×１０ 原子％、Ｍは１×１０〜５
×１０ 原子係の範囲で添加する必要がある。以上第１
表から明らかなように、副成分としてＰ ｒ ＋ Ｃｏ
ｊＫ ＋ Ｃｒを含む系Ｋ。
線指数ａが低く実用忙供さない。従って、ＰｒはＯ，Ｏ
Ｓ〜５．０原子係、Ｃｏは０．１〜１０原子チ、Ｋは０
．０１〜１．０原子係、Ｃｒは０．０１〜１．０原子チ
、Ｂは５×１０〜１×１０ 原子％、Ｍは１×１０〜５
×１０ 原子係の範囲で添加する必要がある。以上第１
表から明らかなように、副成分としてＰ ｒ ＋ Ｃｏ
ｊＫ ＋ Ｃｒを含む系Ｋ。
Ｂおよび人ｌを添加することにより、長波尾サージ電流
耐量、課電寿命特性が大幅に改良される。これはＺｎＯ
にＰｒ、Ｃｏ、に、Ｃｒ、ＢｏＡＩ！が共存して初めて
達成されるものである。
耐量、課電寿命特性が大幅に改良される。これはＺｎＯ
にＰｒ、Ｃｏ、に、Ｃｒ、ＢｏＡＩ！が共存して初めて
達成されるものである。
（９）
これらの副成分を単独に添加すると、電圧非直線性は極
めて悪く、はぼオーミ、りな特性しか得られず、実用に
供することができない。
めて悪く、はぼオーミ、りな特性しか得られず、実用に
供することができない。
第１表は希土類元素としてＰｒＫついてのみ例示したが
、第２表にＰｒ以外の希土類元素あるいは２３類以上の
希土類元素についても、ＢおよびＭの添加による効果を
示した。Ｐｒ以外の希土類元素においても優れた非直線
性を失わずに長波尾サージ電流耐量と課電寿命が大幅に
改善されることが解る。
、第２表にＰｒ以外の希土類元素あるいは２３類以上の
希土類元素についても、ＢおよびＭの添加による効果を
示した。Ｐｒ以外の希土類元素においても優れた非直線
性を失わずに長波尾サージ電流耐量と課電寿命が大幅に
改善されることが解る。
第 ２ 表
（ｌＯ）
第２表（つづき）
第３表に、Ｋの代わりにＲ，ｂ 、 Ｃｓを添加して製
造した場合の非直線抵抗体の特性を示した。ｗｃ４表に
は、さら［ＫおよびＲｂ 、 Ｃｓ 、両者を共存させ
て添加した場合の非直線抵抗体の特性を示した。
造した場合の非直線抵抗体の特性を示した。ｗｃ４表に
は、さら［ＫおよびＲｂ 、 Ｃｓ 、両者を共存させ
て添加した場合の非直線抵抗体の特性を示した。
第３表
第４表
いずれの場合も、ＢおよびＡＩ！の添加の効果は、Ｋ単
独の場合と同様に優れた非直線性を失わずに長波尾サー
ジ電流耐量と課電寿命が大幅［Ｆ４に付される点にある
。この場合も、希土類元素は０．０８〜５．０原子係、
Ｃｏは０．１〜１０．０原子係、Ｋ、 Ｃｓ、 ］１．
ｂは少なくとも一種を総量で００１〜１．０原子９ｂ
、Ｃｒは００１〜１．０原子優、Ｂは５×１０〜１×Ｉ
Ｏ原子チＡＩ！は０．０００１〜０．０５原子優の範囲
で添加する必要がある。これらの場合、 ＺｎＯに希土
類元素、Ｃｏ。
独の場合と同様に優れた非直線性を失わずに長波尾サー
ジ電流耐量と課電寿命が大幅［Ｆ４に付される点にある
。この場合も、希土類元素は０．０８〜５．０原子係、
Ｃｏは０．１〜１０．０原子係、Ｋ、 Ｃｓ、 ］１．
ｂは少なくとも一種を総量で００１〜１．０原子９ｂ
、Ｃｒは００１〜１．０原子優、Ｂは５×１０〜１×Ｉ
Ｏ原子チＡＩ！は０．０００１〜０．０５原子優の範囲
で添加する必要がある。これらの場合、 ＺｎＯに希土
類元素、Ｃｏ。
Ｋ、 Ｃｍ、 Ｒｈのうち少なくとも一種、Ｃ「、Ｂお
よびＡ／が共存して初めて達成されるものであり、これ
らの副成分を単独に添加すると電圧非直線性は極めて悪
＜、ハぼオーミックな特性しか得られず、実用に供する
ことかできない。
よびＡ／が共存して初めて達成されるものであり、これ
らの副成分を単独に添加すると電圧非直線性は極めて悪
＜、ハぼオーミックな特性しか得られず、実用に供する
ことかできない。
またＡＩ！のかわりにガリウム又はインジウムを用いた
場合も第１表ないし第４表と同じ効果が得られた。
場合も第１表ないし第４表と同じ効果が得られた。
上述したように、ＺｎＯを主成分とし、希土類元素、Ｃ
ｏ％に、Ｃｍ、−Ｒｈのうち少なくとも一種、Ｃｒ。
ｏ％に、Ｃｍ、−Ｒｈのうち少なくとも一種、Ｃｒ。
ＢおよびＡＩ！、 Ｇａ、 Ｉｎのうち少なくとも一種
を副成分として添加した本発明の電圧非直線抵抗体は、
良好な非直線性を保持した上で長波尾サージ電流鵬 耐１と観ｉ寿命が大幅釦向上し、従ってバリスタとして
極めて有効忙使用することができる。
を副成分として添加した本発明の電圧非直線抵抗体は、
良好な非直線性を保持した上で長波尾サージ電流鵬 耐１と観ｉ寿命が大幅釦向上し、従ってバリスタとして
極めて有効忙使用することができる。
（１５）
９−
Claims (1)
- 酸化亜鉛を主成分とし、これに副成分として少くとも一
種の希土類゛元素を総量で０．０８〜５．０原子％、コ
／Ｑルトを０．１〜１０．０原子係、カリウム、ルビジ
ウムおよびセシウムの中から少なくとも一種を総量で０
．０１〜１．０原子俤、クロムを０．０１〜１．０原子
チ、ホウ素を５×１０〜１×１０ 原子係そしてアルミ
ニウム、ガリウム、インジウムの中から少なくとも一種
を総量で１×ｌθ 〜５Ｘ１０ 原子憾の範囲で添加
し焼成してなることを特許とＴ石電圧非直線抵抗体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193725A JPS5982702A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 電圧非直線抵抗体 |
| US06/509,508 US4473812A (en) | 1982-11-04 | 1983-06-30 | Voltage-dependent nonlinear resistor |
| DE3324732A DE3324732C2 (de) | 1982-11-04 | 1983-07-08 | Spannungsabhängiger, nicht linearer Widerstand |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193725A JPS5982702A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 電圧非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5982702A true JPS5982702A (ja) | 1984-05-12 |
| JPH0125204B2 JPH0125204B2 (ja) | 1989-05-16 |
Family
ID=16312757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57193725A Granted JPS5982702A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 電圧非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5982702A (ja) |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP57193725A patent/JPS5982702A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0125204B2 (ja) | 1989-05-16 |
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