JPS6074404A - 電圧電流非直線抵抗体 - Google Patents

電圧電流非直線抵抗体

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JPS6074404A
JPS6074404A JP58180171A JP18017183A JPS6074404A JP S6074404 A JPS6074404 A JP S6074404A JP 58180171 A JP58180171 A JP 58180171A JP 18017183 A JP18017183 A JP 18017183A JP S6074404 A JPS6074404 A JP S6074404A
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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〕 本発明は岐化岨鉛(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線抵抗体(←−4Je4−
バリスタ)が研究されているが、その中の一つにZnO
を主成分とした焼結体を用いたものがある。
このZnOを主成分とした焼結体を用いたものにおいて
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、直流送電の研究開発が行なわれているが、交流送
電の場合と異なシ、非厘km抵抗体には常に一方向の電
界が加わるため、非常に過酷な条件となる。このような
過酷な条件に耐え得る直流寿命t#!j性に侵れた電圧
電流非直線抵抗体は得られていないのが現状でちる。例
えば特開昭49−119188号に示されているZnO
K B 1203 、 Cod、 5b2o3.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 T B 1’z 4加したもの
、特公昭56−33842号に示されているZnOに酸
化硼素を含むガラスをふ加したもの等が仰られているが
、いずれも十分な特性は得られていない。例えば直流課
電時の誦れ′電流が時間とともに増加し、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。
また近年送電の重圧化(UHV)が進むにつれ、要求さ
れる特性、例えば′電圧電流非直線特性、寿命特性等は
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9、このような要求を満足する
ため各所で研究が行なわれている。
〔発明の目的〕
本−A明は以上の点を考慮してなされたもので、直流寿
命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。さらに、゛龍圧電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、副成分としてビスマス
、コバルト、マンガン、ア/チモン、ニッケルがそれぞ
れB 1203 、0o203 、 MnO,5b2o
s。
NiOVc換算して、 Bi2030.1〜5mo1% 、0o20s O,1
〜5mo#%。
Mn0 0.1〜5mo7%、5b2030.1〜5m
0A’%。
NiOo、i〜smoA% 含有された基本組成分に対し、硼素がB2O3に換算し
て0.001〜1wt%含M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。
上記のごと< B 120s 、 0o203 、 M
nO,5b2o3.Ni0I/cBを加えた組成をとる
ことによシ、直流寿命特性が太幅Vこ向上する。特にま
だ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vcおいて、B 1203 、 Co2O3、M
nO、5b203゜NiOをそれぞれ0.1〜5 ma
ll %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ある。この基本組
成分に対しBを添加することにより、各特性が向上する
が、特に直流寿命が大幅に向上する。すなわち、基本組
成分だけでは1α流課電時シて漏れ・電流が経時的r(
増加し、熱暴走を生じ、直流用として用いることは不可
能であるが、BをB20311′il:換算して0.0
01〜1wt%含イうさせることによ勺、漏れ電流の経
時変化が少ないため、直流寿命特性が=UQId的に向
上する。0.001 wt%より少ないとBの添加の効
果が現われず、0.001 wtチ以上7JI]えるこ
とによ多特Vc1亘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ばかりか、
交流寿命、非直廠特往まで劣化させることになる。
上記各吠分は換算値であり、炭酸塩等の各種の形態で添
加することができる。例夕げ硼嵌の免加形態としては各
種のものが考えられ、B2O3゜HsBOs 、 HB
O2、Bt (OR)4. ZnB1O7,AgBO2
t Ag2B407 、 BaB407 、 Mg (
BO2)2 ・8 B20 、 klnB407 ・8
H20゜B 1BO3、N i3 (BO3)2 、 
N 1213.、o、等が挙げられる。
原材料の均一な混合全労えると硼素成分は水に易溶な形
感のものを用い、水溶液として混会することが好葦しい
。例えば1(、B03. HBO2,B2(OH)4゜
ZnB4O7、硼敵ア/モニウム、 AgJ302 、
Ag2B407等が水に易溶なものとして4iけられる
また、さらIc A6 、 In 、Gaをカロえて非
直線l特性の同上をすることかできる。
すなわち、酸化狸鉛を主成分とし、副成分としてビスマ
ス、コバルト、マノガン、アンチモノ。
ニッケルがそれぞれB ;、03. Co2O3、Mn
e、 5b203゜Ni0VCa算して1 B t203 o、t〜5moA % 、Co2O30
,1〜5 mo1%。
Mn0 0.1〜5mo1%、5b2030.1〜5m
o7q6゜NiO0,1〜5moA!% さらにアルミニウム、イ/ジウム及びガリウムから選ば
れた少なくとも一種が、All 、 In 、Gaに換
算して0.05 mall %以下含有された基本組成
分に対し、硼素がB2O3に換算して0001〜l w
tチ含有された焼結体からなることを特徴とする゛成田
゛−流非直線抵抗体である。
Al”、 In”、 Ga3+ は、0.05 mai
1%以下の範囲で効果を発揮する。1’J%は微量の添
加で効果があられれるが、特に0.0001 mai1
%以上の添加含有ですぐれた効果を奏する。また、あま
シ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A1等の含姻゛の効果は大である。この場
合も前述のごとく、ごく微量で特性向上の効果を得るこ
とができるため、硝岐塩等の水VC易溶な化合物の水溶
液として混合醗卯することが好ましい。
本発明による電圧電流非直線抵抗体中のBi20gにつ
いて、結晶婢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1組成等の装造条件でその
全Bi2O,中の比率が変化する。
このα相の比4VCよる特性の変化を調べたところ全B
i20a遣中のα相数がio多以上、ざらに好lしくは
30チ以上でられば、特に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
同じでおり、Al、 In 、Gaを含んだ系でも同様
であった。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 i20.−00
203−MnO−N io −8b20s K:Or 
20’s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がった。
またこのα相は熱処理によって他の相に変化してしまう
。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戒しい。
〔発明の効果〕
以上説明したように木兄F3Aによれば、直流寿命特性
に優れた電圧電流非直)腺抵抗体を得ることができる。
−1: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。
従って直流高圧送電用のサージ吸収体としての避雷器v
c有効である。1だ交流送電用としても有効でちる。特
にUHV用として好適でらる。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、コスト低下等の
製造上のメリットも大〔発明の実施例〕 以下本発明の実rj例を説明する。
ZnOK副成分としてH1203、Co2O3,Mn0
.81)203 。
NiO,Al(NOs)s・9H20を所望の組成比で
調合し、Bを含む化合物としてH,BO,を所望の割合
で溶解した水溶液を加え、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。
この板材を乾シ栗した後1100〜1300°02 h
r 程度の焼成の後両面研四を施して、直径20龍厚さ
2mmの焼結体を形成した。
この試料の両面VCAl溶射によシミ極を設け′電圧電
流非直線抵抗体を形成し谷種特性を測定した。
この結果を第1表に示す。第1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した。第1
表において、電圧′1流非直線特性はV2KA/VIm
A 、寿命特性はB4O0で示’toまたBfはB20
.’WC換算して基本成分に対する重量比で示した。
I(400) は周囲温度90°Cとし、■>、C,の
場合は0.75 X−VlmAの電圧を400時間印加
し続けた後室温で測定した漏れ電流であり、A、 O,
の場合は0.85 X VlmAの電圧を400時間印
加し絖けた後、室温で測定した漏れ電流である。■(0
)は初期値で6.0、L4GGはI(400)と1(0
)の比で表わした。
なお表中X印f′i、400時間以内に熱暴走したこと
を示す。
以下余白 第1表から明らかなように、本発明の実施例の方が、各
特性に優れ、特に直流寿命特性にすぐれていることがわ
かる。比較例(試料Nn 20〜29)からもわかるよ
うに、基本組成分が本発明の範囲外だとB添加の効果が
あられれず、直流及び交流寿命ともに非常に劣る。また
比較例(試料陽30)からもわかるようにBが少ないと
添加の効果が現われず、直流印加時には熱暴走を生じて
しまう。
はた余シ多いと(試料Nn31)かえって各特性とも劣
化してしまう。
丑だ試料No、16の組成で漏れ電流の経時変化を調べ
た。漏れ電流の経時変化はI(t)/I(0)で示し、
測定方法は11u述のI(400)/I(0)と同様で
ある。この結果を第1図に示づ−。なお同図中:A線(
A)はり、C印カロの場合を示し、破線(B)ばA、0
印加の場合を示す。
第1図から明らかなようc、A、O印カロの場合はIC
t)ACO)はほぼ一定値を示し、D、O印加の場合も
300hr−過程型で結オロし、優れた特性金示すこと
がわかる。このように漏れ電流変化が少ないため寿命特
性に非常に優れている。
筐た比較のため、ホウ素をガラスとして添加した場合を
第1図中に併せて示す。ホウケイl波ビスマスカラスを
添加し、全体VC対するホウ、A訊は試料階16と同じ
としたもので、*餓(C)がH’l jlt屑命、破線
(D)が交流寿命である。
同図から明らかなように、直流の1局合、1AIjノt
′亀υICは、時間とともVC積り口し、将来的には2
穣暴走を生じる傾向が必ゐ。又、電流の場合も300時
間程度から増加の1頃向ヶ示す。
このように、不発明のようl/’CBはガラス以外のj
し態で添加した方が特1生が・凝れでいる。ガラスとし
て添加した場合は、ホウ素以外の成分が多量に含1れる
ため、物性に悪影響を及ぼづ−ためと考えられる。
このように本発明Vこよれば特に直ぴC埒館特性に濠れ
たバリスタを得ることができる。丑だ非【は線特性、交
流寿命にも侵nでいる。
次にAl をη口えた実施例Vこついて説明する。
ZnOに副成分としてB 1203 、0o203 、
 IQlnO,8b203゜NiO,AA(NOs)3
・9H20及びBを含有する化合物を所望の組成比で調
合・混合したものを用い、先に示したものと同様の方法
でバリスタを製造した各特性の測定結果を第2表に示す
以下余白 第2表から明らかなように、A4” ’ を加えた系で
は、第1表の場合に比べ非直a%性が改善されているこ
とがわかる。この系でも第1表に示したものと同様に、
B計が少ないとり、O開力ロIf;jは熱暴走を生じて
し1う。葦だ余り多いと交りIC寿命、非直線性におい
ても劣化しでしまう。
非直線特性は数11■的には小さい向上にみえるが実用
上は、わずかの向上でも犬なる効果でるる。
また試料N+132の組成の試料で13203を変化さ
せた場合の寿命特性(¥線DO,破線AC)の父化を第
2図に示す。
第2図からも明らかなようにl3203[(が0.00
1〜1.Owt %の範囲でり、O,A、OともVC寿
命特性が侵れでいる。0.001wt%より少ないと、
A。
C寿命の方は若干劣る程度であるがi) 、 C寿命の
劣化が顕著でらる。ま/こ1wt%を超えると両特性と
も劣化が顕著である。この傾向はA13+ を含有しな
い系でも同様であった。
i と同様の効果をIn、、Ga でも得ることができ
る。
第2表の実施例と同様に臨加成分としてAll (NO
3)s ・9 H2O,I n (NOa)s ・3 
J(20,Ga (NOs )a ・XH2Oのうち少
なくとも一抽を調合したものについて、第3表に谷拙特
性全示す。
以下余白 第3表から明らかなように、ZnO、B i20. 。
00203 、 MnO,5b2o3 、Nioにl’
J 、 Ga 、 Inのうち少なくとも一種を含イイ
する基本成分VこB2O3τ含肩させた糸VCおいては
、B2O3を含有させることによる寿命特性、特に直流
寿命特性向上の効果に加え、非直線特性の同上の効果を
得ることができる。
しかしながらAlt 、 Ga 、 In の蛍が多い
と、かえって各特性とも劣化してしまう(試料向118
〜120)。
仄VC焼結体中のBi2O3相について調べた。焼結体
中のEi、03は、α相(斜方晶系)、β相(正方晶糸
)、γ相(体心立方晶系)、δ相(面心立方晶系)と各
種の相となって存在する。この各相の比率は焼結体の組
成、衷造粂件によって異なる。
第3図VC,ZnOを主成分とし、副成分としてBi2
O3゜0o20B 、 MnO、5b2o3. NiO
をそれぞれ0.1〜5 mailチ、 AIj CNO
s )s・9H20をAd に換詐して0.0001〜
0.05 mo1%からなる組成KH,BO,をB、、
0. vc換算して0〜1.Owtチ添加したもの全涼
科とじて用い、前述と同様にしてバリスタ′!i−製造
し、α相と寿命特性の関係を示す。なお図中実線は直流
寿命、破線は9.流寿苗を示す。
α相堂は、以下に示すRaで規定した。
第3図から明らかなように、Raが大きくなると直流・
交流ともに寿命特性が改善されていることがわかる。
特に1唾誠印加の場合、Ra〉10でL40Gか改善さ
れ、Rα≧30でほぼ一定の値に落ち着く。几αが小さ
いと、熱暴走を生じてし貰う。Bの添加がないj場合は
Rα二〇 であシ、Bの添加によりα相が生じはじめる
。BlotでみるとB2O3に換算して0.02〜0.
1 )vt係の範囲で几αがほぼ100とな9好適であ
る。
このようにBの微社姫加によ5Bi203のα相が生じ
はじめるが、余9多いとB I 203が非晶質化され
る。
A 、 CL400 の場合は、D 、O’L 4oo
はど血著ではないが、前述と同様にα相か増加するlこ
りれ特にRa230で特性が改善される。
このようにRa210.特にItα?30の範囲で寿命
特性の非常に良好なバリスタを得ることができる。この
傾向はAA3+ を含有しない糸でも同様であった。
第4表に各組成における1tα(%)を示す。試料向は
前記の実施例及び比較例の番号でβる。なおA 、 O
L400 、 D 、 0L40Gは前述と四保ノ値チ
ラル〇以下余白 第 4 表 第4表からも明らかなように、■モαが10φ以上いな
かった。
【図面の簡単な説明】
柑T 1区、第2図及び第3図は11守1生曲線図。 第 t 図 t(時用) 第 2 図 θθ0/ θθ/ θ/ /θ ノθ B203(cwt別 第 3 図 2θ 4θ 乙θ 8θ /ρθ β■(’11 手続補正書(自発) 1.事件の表示 昭和58年特願第180171号 2 発明の名称 電圧電流非直線抵抗体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)東京芝浦電気株式会社 4代理人 〒100 東京都千代田区内幸町1−1−6 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第9頁第8行[−1Al(N03)3・9
H20j、とあるのを削除する。 (2)明細書第13頁第11行I No、 16 Jと
ちるのを[No、 17 Jと訂正する。 (3)明細書第14頁第5行「N0116 」とあるの
を「No、17Jと訂正する。 (4)明細書第25負第6行乃至9行 とあるのを と訂正する。 (5)明細書第26頁第6行「[シ。230で特性が改
善電耐量が特に優れたものとなる。」 と訂正する。 以」

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 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/ガ/、アンチモノ、ニッケルがそれぞ
    ’h、 H1203、00203、MnO、5b203
     、 N i。 に換算して、 J3i20s 0.1〜5moA% 、Co2O30,
    1〜5mo1%gMn0 0.1〜5mo1% 、5b
    2030.1〜5mo1%。 NiOO,1〜5mo1% 含有された基本組成分に対し、硼素が8203 iC換
    算してo、ooi〜1wt饅含有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。 (2J i!化亜鉛を主成分とし、副成分としてビスマ
    ス、コバルト、マ/ガ/、アンテモ/、ニッケルがそれ
    ぞれB 1203.0o20. 、 MnO、5b20
    3. N iOに換算して、 Bi2O30,1〜5rno1%、0o2030.1〜
    5mo7%。 MnO0,1〜5mo7%、5b2030.1〜5mo
    1%。 Ni0 0.1〜5moA% 、 さらにアルミニウム、インジウム及びガリウムか3+ 
    3+ 3+ ら選ばれた少なくとも一種が、AA 、 −In 、C
    +aに換算して0.05 mo1%以下含有さオした基
    本m成分に対し、硼素がB2O3に換算して0.001
    〜1wt%含有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。
JP58180171A 1982-12-24 1983-09-30 電圧電流非直線抵抗体 Granted JPS6074404A (ja)

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CA000443963A CA1206742A (en) 1982-12-24 1983-12-21 Varistor
DE8383112992T DE3370231D1 (en) 1982-12-24 1983-12-22 Varistor
EP83112992A EP0115050B1 (en) 1982-12-24 1983-12-22 Varistor
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60116105A (ja) * 1983-11-29 1985-06-22 株式会社東芝 電圧電流非直線抵抗体の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49119188A (ja) * 1973-03-20 1974-11-14

Patent Citations (1)

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JPS49119188A (ja) * 1973-03-20 1974-11-14

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