JPS60233801A - 電圧非直線抵抗体 - Google Patents

電圧非直線抵抗体

Info

Publication number
JPS60233801A
JPS60233801A JP59088917A JP8891784A JPS60233801A JP S60233801 A JPS60233801 A JP S60233801A JP 59088917 A JP59088917 A JP 59088917A JP 8891784 A JP8891784 A JP 8891784A JP S60233801 A JPS60233801 A JP S60233801A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zinc oxide
voltage
sintered body
nonlinear resistor
bismuth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP59088917A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0249521B2 (ja
Inventor
清 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marcon Electronics Co Ltd
Original Assignee
Marcon Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marcon Electronics Co Ltd filed Critical Marcon Electronics Co Ltd
Priority to JP59088917A priority Critical patent/JPS60233801A/ja
Publication of JPS60233801A publication Critical patent/JPS60233801A/ja
Publication of JPH0249521B2 publication Critical patent/JPH0249521B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は酸化亜鉛を主成分とし、電圧非直線性を有する
焼結体中の酸化亜鉛粒界偏析相を主としてチタン酸ビス
マス層状化合物で構成することにより立上り電圧の低電
圧化と熱的安定性を備えた電圧非直線抵抗体に関する。
[発明の技術的前JQI 近年、IC,l−ランジスタ、サイリスタなどの半導体
素子および半導体回路とその応用の急速な発展に伴い、
制御2通信機器および電力機器における半導体および半
導体回路の使用が普及し、これら機器の小形化、高性能
化が急速に進展している。しかし、他方ではこのような
進歩に伴い、これらの機器やその部品の耐電圧、耐サー
ジ、耐ノイズ性は十分とは言えない。このためこれらの
機器や部品を異状なサージやノイズから保護すること、
あるいは回路電圧を安定化することが必要である。これ
らの目的のためこれまではSiCやSiバリスタが多用
されてきた。また最近では酸化亜鉛を主成分として、こ
れに添加物を加えたバリスタが開発されている。しかし
最近は半導体および半導体回路の高密度化、高集積化に
伴い半導体および半導体回路の低電圧、化、低電力化が
いっそう促進されている。これらの半導体や半導体回路
を保護するためあるいは@IBM圧を安定化す・るため
にさらに低電圧で働くバリスタが必要となっχきた。
バリスタの電圧電流特性は一般につぎの関係式1式%) で表わされる。ここでVはバリスタ素体に印加される電
圧であり、■はバリスタ素体を流れる電流である。また
Cは与えられた電流を流したときの電圧に対応する定数
である。α−1はオームの法則にしたがう普通の抵抗体
であり、αが大きいほど非直線性は優れている。
ここではバリスタ特性をCとαで表わす代わりに電流を
1m八へcfflの電流密度で流したときの立上り電圧
V 1 mAとαで表わす。焼結体自体が電圧非直線性
をもつ代表的なものであるSiCバリスタはSiC粒子
を磁器結合剤で焼き固めたもので、その非直線性はSi
C粒子の接触抵抗の電圧依存性に起因している。バリス
タの素体厚さ1 mmの場合電流を1m^/ cM流し
たときの立上り電圧をV 1 mA/繭とするとSiC
バリスタはSiC粒子の粒径と素体厚さを制御すること
によりV 1 m八が数■のものから数千Vのものまで
製造可能であるが、非直線係数αが3〜7と小さいため
十カでない。またSiCバリスタと同様に焼結体自体が
非直線性を有するものに酸化亜鉛系バリスタがある。こ
れは酸化亜鉛を主成分とし添加物として少量の酸化ビス
マス、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アンチモンな
どを含むものである。酸化亜鉛系バリスタの非直線係数
は約20〜50でありSiCバリスタに比して非常に優
れた非直線性を示す。このため半導体や半導体回路の保
護に非常に適しているが、半導体や半導体回路の使用電
圧がまずます低電圧化の傾向にある。
[背景技術の問題点] これまでの酸化亜鉛系バリスタでは、上記のような低電
圧化に対応する低電圧バリスタ(VlmAが約20■)
を製造することが非常に困難であった。この理由として
酸化亜鉛系バリスタの微細描造は第1図に示すように低
抵抗の酸化亜鉛結晶粒(1)を非直線性を発揮させる高
抵抗の粒界層(2)で取囲んだものである。図中(3)
は電極、(4)は端子である。このため焼結体厚さ11
Wn当たりの■11Il^/ mmは素体の厚み方向に
存在する粒界層(2)の数により決定される。酸化亜鉛
系バリスタでは1粒界層当たりの立上り電圧は約2.5
■程瓜である。
酸化亜鉛に酸化ビスマス、酸化コバルト、wi化マンガ
ンなどを加えたものを1100〜1300℃の湿度で焼
結したとき、焼結体中の酸化亜鉛結晶粒(1)の粒径は
30〜40μm程度である。このためV 1 mA/ 
mmは40V以上となる。こめためVlmA−20Vの
バリスタを製造するには厚さ0,5mの素体をつくる必
要がある。この揚台微細構造は酸化亜鉛結晶粒(1)が
10個直列につながり粒子と粒子との間に8個の粒界層
(2)が存在するかたちになる。厚さ0.5mmの素体
を製造する方法として焼結体を研磨しC所定の厚さを得
る方法がある。しかし焼結体は酸化亜鉛結晶粒(1)を
主としてビスマス酸化物からなる粒界層(2)が取囲ん
でいるため機械的強度は弱い。このため研磨中に゛ 酸
化亜鉛結晶粒(1)が脱落したりマイクロクラックが発
生し局部的に電圧の低い欠陥部が生ずる。
またもうひとつの方法として焼結体が所定の厚さになる
ように焼結後の収縮率を加味して薄い板状に成型する方
法がある。この場合は収縮率を加味して0.6〜0.7
mmの厚さに成型しなければならない。しかし成型体の
機械的強度は非常に弱いため割れや欠けなどが生じ成型
体の取扱いが非常に困難である。
これらの欠点をなくすためには焼結体の酸化亜鉛結晶粒
(1)の粒径を約100μmまで成長させ、素体厚さが
約1.0a*rV 1111A=20V(7)ハjJス
タができるようにし、成型体強度を強くする必要がある
。最近酸化亜鉛系低電圧バリスタの製造方法として例え
ば特開昭54−140995号公報で提案されているよ
うに粒径が100μm程度の酸化亜鉛結晶粒(1)を使
用する方法がある。これは焼結過程で酸化亜鉛結晶粒(
1)を100μm程度の大きさまで成長させることが困
難なため主成分である酸化亜鉛の一部に最初から大きく
成長させた酸化亜鉛結晶粒(1)を使用づ−るものであ
る。
しかし大きく成長させた酸化亜鉛結晶粒(1)を得るに
は酸化亜鉛に炭酸バリウムや炭酸ストロンチウムを加え
たものを成型、焼結し、この焼結体を純水中で煮沸する
ことにより酸化亜鉛結晶粒(1)を取囲んだ13aやS
rを水に溶解させ焼結体を分解する必要がある。また酸
化亜鉛結晶粒(1)以外の原料の粒径は数μm以下であ
る。このため焼結過程で酸化亜鉛結晶粒(1)部分と他
の原料粉末部分とに収縮率の差が生じ焼結体が多孔質に
なる。
このためV 1 mA/ mmが低く緻密な素体を得る
には酸化亜鉛結晶粒(月の焼結温度2粒径、添加割合。
結晶核以外の原料の組成などの条件の選択が複雑となる
また添加物に酸化ビスマスを含む酸化亜鉛系バリスタの
欠点として焼結体の熱処理条件(電極焼付工程も含む)
により寿命特性が大ぎく変わることがあげられる。これ
は非σ線性を発揮させる粒界層(2)が主として酸化ビ
スマスからなるためである。熱処理前の焼結体中の酸化
ビスマス結晶相はα相、β相、δ相のうちの少なくとも
1種類を含む。この焼結体を熱処理することにより酸化
ビスマスは全てγ相に変わる。このγ相への変化の過程
により寿命特性が大ぎく変動すると考えられる。
このように酸化亜鉛を主成分として添加物に酸化ビスマ
スを含む組成系で低電圧バリスタを製造づるには工程数
が非常に多(、かつ条件の選択や管理も複雑であるとい
う欠点があった。
[発明の目的] 本発明は酸化亜鉛を主成分とし酸化亜鉛粒界偏析相が主
として酸化ビスマスに代えチタン酸ビスマス層状化合物
で構成することにより焼結体中の酸化亜鉛結晶粒子を1
00μm以上に成長させた低電圧の電圧非直線抵抗体を
提供せんとするものである。
[発明の概要] 本発明の電圧非直線抵抗体は酸化亜鉛を主成分とし焼結
体自体が電圧非直線性を有する電圧非直線抵抗体1おい
て、焼結体の酸化亜鉛結晶粒界偏析相が主として 2+。
(B i 202) (B + 2T i 3010)
 ”−テ示すれるビスマス層状化合物からなるものであ
る。
[発明の実施例] 以下本発明の詳細について説明する。すなわち酸化亜鉛
粒界偏析相が主としてチタン酸ビスマス層状化合物から
なるバリスタの微細構造は従来の酸化ビスマスからなる
ものと同様であり非直線性を発揮させる粒界層がチタン
酸ビスマス層状化合物からなるものである。これにより
熱処理工程における粒界層の結晶相変化をなくすことが
可能となった。このように本発明は酸化亜鉛結晶粒界偏
析相が主として酸化ビスマスに代えチタン酸ビスマス層
状化合物で構成したことによって得られる高信頼性、低
電圧電圧非直線抵抗体である。
つぎに本発明の実施例について説明する。酸化亜鉛9、
酸化ビスマス、チタン酸ビスマス層状化合物、酸化コバ
ルト、酸化マンガン、酸化ニッケルを出発原料として第
1表に示す組成割合に秤量。
混合し、乾燥、造粒、成型後1100〜1300℃の温
度で焼結し直径15#I、厚さ1.0amの焼結体を得
た。これにオーミンクな接触を示す1.0cdの電極を
形成しVIIIIA/sと非直線係数αを測定した。第
1表にその結果を示す。本発明の実施例はO印を付した
組成No、 5〜8であり、これらは1220℃の温度
で2時間焼結したものである。
(以下余白) 第1表において組成N(11〜4は酸化ビスマスの量を
変えた参考例であり、組成No、 5〜8はチタン酸ビ
スマス化合物のMを変えた実施例である。
第1表から実施例の組成No、 5〜8が最もV 1 
mA/履が低くなり、かつ非直線係数αも高く効果が顕
著であることがわかる。また酸化ビスマス、チタン酸ビ
スマス化合物のそれぞれの添加量に対する焼結体のVI
IIIA/mの変化を第2図に、非直線係数αの変化を
第3図に示す。第2図および第3図において曲線Aは酸
化ビスマス、曲線Bはチタン酸ビスマス化合物の場合を
示す。
第2図および第3図からチタン酸ビスマス層状化合物を
添加した曲線Bの実施例は、酸化ビスマスを添加した曲
線Aの参考例と比較して非直線係数αをそこなうことな
く酸化亜鉛結晶粒を大きく成長させることがわかる。第
4図は熱処理温度に対する寿命特性、すなわち空気中2
5℃の雰囲気で1m^/dの電流を1000時間通電し
たときの立上り電圧V 1 mAの変化率ΔV l m
Aを示すもので、曲線A2は組成NQ2の参考例1曲線
B6は組成N06の実施例の場合を示す。第4図から酸
化亜鉛結晶粒界偏析相としてチタン酸ビスマス層状化合
物を含む曲線B6の実施例は熱処理温度に影響されない
ことがわかる。またチタン酸ヒスマス層状化合物の添加
量が0.05モル%未満では酸化亜鉛結晶粒を成長させ
るのに十分でなくV111A/mが高くなるため適当で
ない。また3、0モル%を越えると必要量以上となり焼
結体表面に析出し焼結体が融着するなどの弊害が生じ、
かつV 1 mA/ mmも高くなり、非直線係数αも
低くなりはじめるので適当でない。
なお上記実施例で用いた添加物に加えてさらにSb、C
r’、Sn、AI、MO,8a、B、Si。
Pb、Fe、Srの酸化物を少量添加せしめることによ
り非直線性をいっそう改善できる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明は酸化亜鉛を主成分とし、酸
化亜鉛結晶粒界偏析相としてチタン酸ビスマス層状化合
物をB f 4 T i 3012の形にして1%!算
して0,05〜3.0モル%含むことによって酸化亜鉛
結晶粒を100μm以上に成長させることができ、かつ
熱処理工程における粒界層の結晶相変化がないため信頼
性が高く特性の安定した電圧非直線抵抗体を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は酸化亜鉛系バリスタの微りIIm造を示す拡大
断面図、第2図〜第4図は本発明の実施例と参考例との
特性比較を示すもので第2図は添加物の添加量に対する
V1fflA/Irmの変化を示す曲線図、第3図は同
様に非直線係数αの変化を示す曲線図、第4図は熱処理
温度に対するV 1 mAの変化率を示す曲線図である
。 (1)・・・・・・酸化亜鉛結晶粒 (2) ・・・・・・粒 界 層 (3)・・・・・・電 極 (4)・・・・・・端 子 特 許 出 願 人 マルコン電子株式会社 第1図 第2図 擢 力cI 畳 (モルそ) 第3図 0.030.05 0. S D、 II 3.0 η
Oノに カロ 1k (七lし%) 第4図 @恐埋4 g (−C)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化亜鉛を主成分とし、焼結体自体が電圧非直線
    性を有する電圧非直線抵抗体において、焼結体の酸化亜
    鉛結晶粒界偏析相が主として2+、 2−− (B I 202 ) (B l 2T f 301o
    ) でボされるどスマス層状化合物からなることを特徴
    どする電圧非直線抵抗体。
  2. (2)ビスマス層状化合物が8 ! 4 T ! 30
    12の型にして0.05〜3,0モル%含まれることを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の電圧非直線
    抵抗体。
JP59088917A 1984-05-02 1984-05-02 電圧非直線抵抗体 Granted JPS60233801A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59088917A JPS60233801A (ja) 1984-05-02 1984-05-02 電圧非直線抵抗体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59088917A JPS60233801A (ja) 1984-05-02 1984-05-02 電圧非直線抵抗体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60233801A true JPS60233801A (ja) 1985-11-20
JPH0249521B2 JPH0249521B2 (ja) 1990-10-30

Family

ID=13956270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59088917A Granted JPS60233801A (ja) 1984-05-02 1984-05-02 電圧非直線抵抗体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60233801A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004713A (en) * 1989-07-05 1991-04-02 Corning Incorporated Frequency stable NPO ceramics
US5739742A (en) * 1995-08-31 1998-04-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Zinc oxide ceramics and method for producing the same and zinc oxide varistors
US5770113A (en) * 1995-03-06 1998-06-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Zinc oxide ceramics and method for producing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004713A (en) * 1989-07-05 1991-04-02 Corning Incorporated Frequency stable NPO ceramics
US5770113A (en) * 1995-03-06 1998-06-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Zinc oxide ceramics and method for producing the same
US6146552A (en) * 1995-03-06 2000-11-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Zinc oxide ceramics and method for producing the same
US5739742A (en) * 1995-08-31 1998-04-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Zinc oxide ceramics and method for producing the same and zinc oxide varistors

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0249521B2 (ja) 1990-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0731065B1 (en) Zinc oxide ceramics and method for producing the same
JPS644322B2 (ja)
US3687871A (en) Nonlinear resistor and nonlinear resistor composition
US4692289A (en) Method of manufacturing voltage-dependent resistor
US4338223A (en) Method of manufacturing a voltage-nonlinear resistor
KR100441863B1 (ko) 프라세오디뮴계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법
JPH0249521B2 (ja)
JPS6028203A (ja) 電圧非直線抵抗体の製造方法
KR100605531B1 (ko) 디스프로시아가 첨가된 프라세오디미아계 산화아연바리스터 및 그 제조 방법
JP3323701B2 (ja) 酸化亜鉛系磁器組成物の製造方法
JP2536128B2 (ja) 電圧非直線抵抗素子の製造方法
JPH03178101A (ja) 電圧非直線抵抗体
JP2985559B2 (ja) バリスタ
JPH06204006A (ja) 酸化亜鉛バリスタの製造方法
JPH038765A (ja) 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物およびバリスタの製造方法
JPS62232904A (ja) バリスタの製造方法
JPS5932043B2 (ja) 電圧非直線抵抗素子の製造方法
US20010001205A1 (en) Semiconductor ceramics having negative temperature coefficients of resistance
JPH03195003A (ja) 電圧非直線抵抗体
KR20060053761A (ko) 고전압용 프라세오디미아계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법
JP2536128C (ja)
JPH01189901A (ja) 電圧非直線抵抗体及びその製造方法
JPS59169105A (ja) 酸化亜鉛非直線抵抗体
JPS643326B2 (ja)
JPH0128483B2 (ja)