JPS60116105A - 電圧電流非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

電圧電流非直線抵抗体の製造方法

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JPS60116105A
JPS60116105A JP58223333A JP22333383A JPS60116105A JP S60116105 A JPS60116105 A JP S60116105A JP 58223333 A JP58223333 A JP 58223333A JP 22333383 A JP22333383 A JP 22333383A JP S60116105 A JPS60116105 A JP S60116105A
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修 古川
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は酸化亜鉛(ZnO) を主成分とする焼結体か
らなる電圧電流非直線抵抗体に関し、特に直流課電時の
寿命特性に優れた電圧電流非直線抵抗体に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来から各種の電圧電流非直−抵抗体(バリスタ)が研
死されているが、その中の一つ1CZnOを主成分とし
た焼結体を用いたものがあゐ。このZ!10を主成分と
した焼結体を用いたものVこおいては、各種副成分を添
加して所望の特性を得ることが試みられている。
最近、直流送′亀の研死開発が行なわれているが、間流
送電の場合と異なり、非直線抵抗体には常に一方向の電
界が加わるため、非常【過酷な条件となる。このような
過酷な条件に耐え得る直流寿命特性に浸れた電圧電流非
直線抵抗体は得られていないのが現状でらる。例えは特
開昭49−119188号に示されているZnOvcH
120g 、 OoO、8b203 、 Nip。
MnOを添加したもの、特公昭46−19472号に示
されているZnOにB、Biを添加したもの、特公昭5
6−33842号に示されているZnOに酸化硼素を含
むガラスを添加したもの等が知られているが、いずれも
十分な特性は得られていない。例えは直流課電時の漏れ
電流が時間とともに増加I〜、熱暴走を生じてしまい、
直流寿命特性に劣るものであった。
また近年送電の尚圧化(UHV)が進むにつれ、要求さ
れる特性、例えば鍼圧電流非直勝特性、寿命特性前は過
酷なものとなってきている。
このように寿命特性、非直線性等の緒特性向上の要求は
年々大きくなってきており、このような要求を満足する
7hめ各所で研究が行なわれている。
〔発明の目的〕
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、直流寿命
特性l/′C優れた覗圧′亀流非直庫抵抗体を提供する
ことを目的とする。さらニ、電圧′ila流非直線特性
に優れた電圧電流非直線抵抗体を提供することを目的と
する。
〔発明の概要〕
本発明は酸化亜鉛を主成分とし、副成分とじてビスマス
、コバルト、マンガン、アンチモン、ニッケルがそれぞ
れB 120B 、 Co、、03 、 MnO、Sb
208゜NiOに換算して、 Bi2O30,1−−5mo1%、、 Oo20g 0
.1〜5mo1%。
Mn(J o、 1〜5 moi1%、8b2030.
1〜5tno1%。
Ni0 0.1〜5 mal1% さらにアルミニウム、インジウム及びガリウムから選は
れた少なくとも一種か、All 、 In 、Gaに換
算して0.0001〜0.05 mai1%以下含有さ
れた基本組成分に対し、硼素がB203VC換昇して0
.001〜1wt%含有されるように硼素を含むガラス
が添力日された焼結体からなることを特徴とする電圧電
流非直線抵抗体である。
上記のとと(B 1203 、 Co、、03 、’M
nO、5b203 、NiOにA、g、In、Gaの少
なくとも一種を含む基本成分にBを含むガラスを加えた
組成をとることによシ、直流寿命特性が大幅に向上する
。また交流印加時の寿命特性及び非直線特性にも優れて
いる。
本発明において、B i、03.0o20.、 、 M
nO、Sb、0. 。
NiUをそれぞれ0.1〜5mal1%としたのは、こ
の範囲をはずれると、非直線特性、寿命特性が劣・化し
てしまうからでちる。
AA’ 、 In 、 Ga は、0.0001 ma
i1%〜0.05 mol饅の範囲で効果?11−8揮
する。A13+等は微量の添〃口で効果があられれるが
、特IC0,0001mo1%以上のm8710含有で
すぐれた効果を奏する。また、あまり多いとかえって特
性を劣化させてしまう。特に非直線特性におけるAI 
等の注有の効果は犬である。ごく微量で特性向上の効果
を得ることができるため、硝酸塩等の水に易暦な化合物
の水溶液としでl昆合褐≦力lすることが好ましい。
この基本組成分に対しBをきむガラス恋加することによ
り、告時性が向上するが、特に直流寿命・が大幅に同上
する。すなわち、基本組成分だけでは直流課電時Vこ漏
2t′4流が経時的に増7JI+し、熱暴走を生じ、直
流用としで用いることは不可能であるが、BをH2O,
、に換算して0.001〜1 wt%含有させるごとに
より、漏れ電流の経時変化が少なくなるため、直可し寿
命特性が飛躍的に向上する。
0.001 wt%より少ないとB含Mカラスの添加の
効果が現われず、0.001 wt%以上加えることに
ょシ特に直流寿命特性が向上する。1wt%を超えると
 ゛かえって直流寿命特性を劣化させるはかシか、交流
寿命、非直線特性まで劣化させることになる。
A11JFtまない場合でも、B含有のガラスを加える
ことによ勺直流寿命をある程肛改善することができるが
、非直1a特性が劣化するのみならず、放電耐量の重大
な低下をまねく。
電圧非直線抵抗体を電力用避雷器のごとき大きなサージ
吸収を目的とするものに利用するときは特に単位体積す
た9のエネルギー処理能力の優れているものが要求され
る。
一般VC電圧非直線抵抗体のエネルギー処理能力を具体
的な数値であられすために2msの電流矩形波を印加し
て単位体積あたυの矩形波放電耐量を用いる。(試験方
法については例えばJffO−203P、43に記載さ
れている) ′lj″なわち、放電耐量が小さい場合には、電圧非直
線抵抗体に大電流インパルス紮印加すると沿面閃絡また
は貫通破壊を起こし、サージ吸収という本来の目的を果
せず、ひいては避雷器等の性能をも大きく1氏丁させて
しまう。
AI、In、iJaを含まない糸ではこの放電耐量が小
さくなってしまう。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、直流寿命特性゛【
bれた屯圧凋流非直線抵抗体を得ることができる。また
本発明抵抗体は、非直線特性及び交流寿命特性にも優れ
ている。
従って直流高圧送′爾1用のサージ吸収体としての・避
m訝に有効である。また交?)IC送FJJ、用として
も有効でおる。qlにU HV用として好J1&である
。又、直流用、交流用として両者を同一ラインで製造で
きるため、コスト低ト寺の製造上のメリットも犬なるも
のである。寸た各特性VC匿れているため、民生用の素
子としても有効である。
〔発明の実施例〕
以1ζ本発明の詳細な説明する。
ZnOIC副成分としてB 1203 、0o20s 
、 MnU 、 5b203゜N iU 、 Al(N
us )s・9H20及びBを含むカラスを所望の組成
比で調合し混合の後、バインダーとしてPVAを加え造
粒し、円板状の板材に成形した。
この仮相を乾燥した後1100〜1300°02hr程
度の焼成の後両面研暦を施して、[σ径20龍厚さ2m
mの焼結体を形成した。なお用いたガラスを第1表に示
す。
この試料の両面にAl溶射によシミ極を設は電lE屯流
非1α線抵抗体を杉成し各種特性を測定した。
この結果を第2表に示す。第2表には各組成分で、本発
明の範囲外のものについても比較例として示1−た。第
2表において、電圧電流非直線特性は”J 2 K A
/ V ImA s寿命特性はL400 で示す。’J
たBiはB2O5に換痺して基本成分に対する重量比で
示した。
V (l m AI+f、流通1時の′電圧)■(0) I(400)は周囲温度90°Cとし、D、O,の場合
は0.75 X V’1mA の電圧を400時間印加
し続けた後室温で測定した漏れ屯υICでらシ、A、O
,の場合は0.85 X V+mAの鎮圧を400時間
印加し続けた後、室温で6111定した漏れ電流である
。■(0)は初期値であ勺、L4o、oはI(400)
と1(0)の比で表わした。
なお表中X印は400時間以内に熱暴走したことを示す
。又第2表中でガラス種類として第1表中に示した1社
を用いた。
第1表 第2表から明らかなように、本発明の実施例においては
、D、O,I (400)/I (0) が小さく直流
寿命に優れていることがわかる。また他の特性は、交流
寿命A、(j、 I (400)/l (0)、非直線
性VIKA /■1mA もともニ潰れていることがわ
かる。
比較例(試料Nn 38’、39 )からも明らかなよ
うに、ガラスの添7Jl]世が少ないとり、a、寿命に
劣シ、また多すぎると、υ、C0埒命に加えざらにA、
O,寿命、非直−性も劣化してしまう。
父、比1咬例(試料Nn40.41)からも明らかなよ
うに、ガラスを適Byc含有させた場合でも、Al量が
範囲外でろる場合は、非直線特性で大きく劣り、l持V
C,Al量が多ずき゛る場合はA、U、l)、0印〃口
ともに熱暴走を生じてしまう。またiが少ない場合は多
い場合はど顕著ではないが寿命特性に劣っている。
さらKA7量が範囲外の場合は、放電耐量が大幅に劣化
する。第3表に試料階16の組成系でA/道を変えた時
の放電耐量を示す。同じく第1図に放゛亀耐量特性図を
示す。
第3表及び第1図からも明らかなように、不兄明の範囲
では250 J /cya”程度であるが、範囲外だと
200 Ji儂3以下程度と極度に劣る。
第3表 A7と同様の効果をIn、Ga でも得ることができた
。その結果を第4表に示す。−法は前述と同様である〇 第4表から明らかなように、In、Gaもlと同様であ
り、Bを含むガラスを添加含有させることによシ、特に
り、C寿命に優れたバリスタと得ることができる。
本発明による電圧電流非直線抵抗体中のBi、0゜につ
いて、結晶構造を検討したところ、α相(斜方晶系)が
生じていた。このα相は温度9組成等の製造条件でその
全Bi2O3中の比率が変化する。
このα相の比率による特性の変化を調べたところ全Si
20.i中のα相t(Rα)が10%以上、ざらに好ま
しくは30%以上特に50%以上であれば、直流寿命特
性に優れていることが判明した。この傾向は本発明にお
ける組成範囲では同じであシ、A13+、 In”、 
Cta”、 vhずれも同様でラッた。しかしながら基
本成分が異なる場合は、α相は生じなかった。例えば、
Zn0−B 1203−Oo20.−MnO−N 1O
−sb2o3に0r20=及びSin、を加えた基本成
分にB2O3を添加含有させてもα相は生じなかったし
、又、非直線性、寿命特性とも改善はされなかった。
またこのα相は熱処理によって他の相に変化してし筐う
。よってこの結晶相を変化させ、る程度の加熱を含む工
程を加えないことが望ましい。
特に直流印加の場合、Rα210でB4O0が改善され
、Rα> 30 ’ifにBα?50でほぼ一定の匝に
落ち着く。itαが小さいと、熱暴走を生じてしまう。
B含有ガラスの添加がない場合は)もα=0であり、B
含有ガラスの添加によpα相が生じはじめる。
紀5表に前述の試料中のα相−縫と特性の関係を示す。
α相碕は、身重に示すRαで規定した。
第5表 同様に1もαの変化によるA、01L400(破線) 
、 D、0L400(実線)の変化を42図に示す。同
図からも明らかなように、ltαがlO未溝の領域では
り、O。
印7Jl]時には熱暴走を生じてしまう。Rα〉3O程
度でA、O,’L400が安定し、lもa 2.50 
程eでり、O,B4O0も安定する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は特性曲線図。 代理人 弁理士 則 近 意 佑(はが1名)第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビスマス。 コバルト、マンガン、アンチモン、ニッケルがそれぞれ
    IJ 1203 、0o20B 、 MnU、 Sb、
    03 、 NiOに換算して、 Hi2030.1〜5mo7%、0o20s 0.1〜
    5mo1%。 Mn0 0.1−5mo1%、5b2030.1〜5r
    no1% 。 Ni0 0.1〜5mo1% さらにアルミニウム、インジウム及びガリウムから選ば
    れた少なくとも一種が、Al、 In 、Gaに換濃し
    て0.0001〜0.05mo11以下含有された基本
    組成分に対し、硼素が820.に換算して0.001〜
    1wt%含有されるように硼素を含むガラスが重加され
    た焼結体からなることを特徴とする電圧電流非直線抵抗
    体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62177901A (ja) * 1986-01-31 1987-08-04 株式会社東芝 非直線抵抗体の製造方法
JP2008162820A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Mitsubishi Electric Corp 電圧非直線抵抗体とその製造方法

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JPS4939095A (ja) * 1972-08-23 1974-04-11
JPS49119188A (ja) * 1973-03-20 1974-11-14
JPS5812306A (ja) * 1981-07-16 1983-01-24 株式会社東芝 酸化物電圧非直線抵抗体及びその製造方法
JPS6074404A (ja) * 1983-09-30 1985-04-26 株式会社東芝 電圧電流非直線抵抗体

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