JPS6095901A - 正特性半導体磁器 - Google Patents
正特性半導体磁器Info
- Publication number
- JPS6095901A JPS6095901A JP58204082A JP20408283A JPS6095901A JP S6095901 A JPS6095901 A JP S6095901A JP 58204082 A JP58204082 A JP 58204082A JP 20408283 A JP20408283 A JP 20408283A JP S6095901 A JPS6095901 A JP S6095901A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- resistance
- semiconductor porcelain
- positive
- porcelain
- 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.)
- Pending
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- Thermistors And Varistors (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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】
産業上の利用分野
本発明は各種電子機器及び自動車等に電流制御素子及び
定温発熱体として用いられる正の抵抗温度係数を有する
正特性チタン酸バリウム系の正特性半導体磁器に関する
ものである。
定温発熱体として用いられる正の抵抗温度係数を有する
正特性チタン酸バリウム系の正特性半導体磁器に関する
ものである。
従来例の構成とその問題点
従来より大きな正の抵抗温度係数をもつ正特性半導体磁
器材料が開発され、各種の電流制御素子及び定温発熱体
として用いられてきた０この正特性半導体磁器は最初低
い温度、すなわち低抵抗状態にある時に大きな電流を流
し得るも４のであり、一定時間経過後に正特性半導体磁
器自体のシュ°−ル熱による自己発熱により加熱されて
高温となり、正特性半導体磁器を高抵抗として電流値を
７４％さく制御するとともに高温状態を保つものである
。
器材料が開発され、各種の電流制御素子及び定温発熱体
として用いられてきた０この正特性半導体磁器は最初低
い温度、すなわち低抵抗状態にある時に大きな電流を流
し得るも４のであり、一定時間経過後に正特性半導体磁
器自体のシュ°−ル熱による自己発熱により加熱されて
高温となり、正特性半導体磁器を高抵抗として電流値を
７４％さく制御するとともに高温状態を保つものである
。
最近、正特性半導体磁器を用いて、上記のような電流制
御をさらに大きな電流に対しても１１おうとする傾向に
ある。したがって、正特性半導体磁器に印加される電源
電圧が大きくなり、正特性半導体磁器が大きな電圧印加
に対して耐えられなくなり破壊するという問題があった
。また、正特性半導体磁器を定温発熱体として用い、さ
らに高出力・高効率化をしようとする傾向にある。この
ために正特性半導体磁器に印加される電源電圧力；ツ（
きくなったり、磁器表面に放熱用の金属板を取イ二１け
、放熱効率の向上環の工夫がなされている。しかしなが
ら、こうした正特性半導体磁器への大きな電圧の印加や
、放熱効率の向上による磁器表面温度と内部温度との温
度差により電圧破壊力；生じたり、断続負荷試験におい
て常温抵抗が増加するという問題があった。
御をさらに大きな電流に対しても１１おうとする傾向に
ある。したがって、正特性半導体磁器に印加される電源
電圧が大きくなり、正特性半導体磁器が大きな電圧印加
に対して耐えられなくなり破壊するという問題があった
。また、正特性半導体磁器を定温発熱体として用い、さ
らに高出力・高効率化をしようとする傾向にある。この
ために正特性半導体磁器に印加される電源電圧力；ツ（
きくなったり、磁器表面に放熱用の金属板を取イ二１け
、放熱効率の向上環の工夫がなされている。しかしなが
ら、こうした正特性半導体磁器への大きな電圧の印加や
、放熱効率の向上による磁器表面温度と内部温度との温
度差により電圧破壊力；生じたり、断続負荷試験におい
て常温抵抗が増加するという問題があった。
上記のように、正特性半導体磁器は、自己のジュール熱
により自己発熱し電流を制御するものである。この正特
性半導体磁器の自己発熱は磁器の内部でおこシ、表面近
傍に比較し内部は熱放散が良好でなく、中心部はど温度
が高くなることは避けられない。従って、素子の各部分
において第１図に示すような同一の抵抗温度係数をもっ
ているので、中心温度Ｔ２は表面近傍温度Ｔ１ より高
くなり、中心部の抵抗Ｒ２は表面近傍の抵抗Ｒ１に比べ
て非常に大きい値となる。このため正特性半導体磁器へ
の印加電圧の大部分は中心部に加えられ、局部的に破壊
が生じたシ、断続負荷試験において常温抵抗の増加を生
じさせているものと考えられる。第１図中、ＴＣはキュ
リ一温度を示［７、常温抵抗の２倍の抵抗値を示す温度
である。
により自己発熱し電流を制御するものである。この正特
性半導体磁器の自己発熱は磁器の内部でおこシ、表面近
傍に比較し内部は熱放散が良好でなく、中心部はど温度
が高くなることは避けられない。従って、素子の各部分
において第１図に示すような同一の抵抗温度係数をもっ
ているので、中心温度Ｔ２は表面近傍温度Ｔ１ より高
くなり、中心部の抵抗Ｒ２は表面近傍の抵抗Ｒ１に比べ
て非常に大きい値となる。このため正特性半導体磁器へ
の印加電圧の大部分は中心部に加えられ、局部的に破壊
が生じたシ、断続負荷試験において常温抵抗の増加を生
じさせているものと考えられる。第１図中、ＴＣはキュ
リ一温度を示［７、常温抵抗の２倍の抵抗値を示す温度
である。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑み、電流制御素子及び定温発熱体
として用いられる正特性半導体磁器の温度分布差により
生じる抵抗値分布を制御し、大電流・大電圧に十分耐え
得る耐電圧特性にすぐれ、断続負荷試験における常温抵
抗の増加が少ない高信頼性の正特性半導体磁器を提供し
ようとするものである。
として用いられる正特性半導体磁器の温度分布差により
生じる抵抗値分布を制御し、大電流・大電圧に十分耐え
得る耐電圧特性にすぐれ、断続負荷試験における常温抵
抗の増加が少ない高信頼性の正特性半導体磁器を提供し
ようとするものである。
発明の構成
この目的を達成するために本発明にかかる正特性半導体
磁器は、その素子内において、鉛、ストロンチウム、カ
ルシウムまたは錫に濃度差をもたせ、キュリ一温度が素
子中心部で最も高く表面近傍が低くなるように形成した
構成とされており、動作時の正特性半導体磁器内の抵抗
値分布を抑制し、耐電圧特性にすぐれ、信頼性の高い正
特性半導体磁器が得ることができるという特有の効果を
有する。
磁器は、その素子内において、鉛、ストロンチウム、カ
ルシウムまたは錫に濃度差をもたせ、キュリ一温度が素
子中心部で最も高く表面近傍が低くなるように形成した
構成とされており、動作時の正特性半導体磁器内の抵抗
値分布を抑制し、耐電圧特性にすぐれ、信頼性の高い正
特性半導体磁器が得ることができるという特有の効果を
有する。
すなわち、本発明にかかる正特性半導体磁器は第２図に
示すように、素子の表面近傍部の抵抗温度係数八くキュ
リ一温度Ｔｃ１）と中心部の抵抗温度曲線Ｂ（キュリ一
温度ＴＣ２）とが異なる。そして、この正特性半導体磁
器は中心部温度Ｔ２の方が表面近傍温度Ｔ１ よシも温
度が高くなることは避けられないが、素子内温度差（Ｔ
２−７１）と抵抗温度特性の差がキュリ一温度差（Ｔｃ
２−Ｔｃ１）であり、常温抵抗及び抵抗温度係数がほぼ
等しいなら、動作時における表面近傍抵抗Ｒ１と中心部
における抵抗Ｒ２はほぼ等しくなり、従って正特性半導
体磁器全体にわたって抵抗値分布差が小さくなるので、
正特性半導体磁器に加えられる電界強度は全体に均一と
なり、耐電圧特性及び信頼性が著しく改善されることと
なる。
示すように、素子の表面近傍部の抵抗温度係数八くキュ
リ一温度Ｔｃ１）と中心部の抵抗温度曲線Ｂ（キュリ一
温度ＴＣ２）とが異なる。そして、この正特性半導体磁
器は中心部温度Ｔ２の方が表面近傍温度Ｔ１ よシも温
度が高くなることは避けられないが、素子内温度差（Ｔ
２−７１）と抵抗温度特性の差がキュリ一温度差（Ｔｃ
２−Ｔｃ１）であり、常温抵抗及び抵抗温度係数がほぼ
等しいなら、動作時における表面近傍抵抗Ｒ１と中心部
における抵抗Ｒ２はほぼ等しくなり、従って正特性半導
体磁器全体にわたって抵抗値分布差が小さくなるので、
正特性半導体磁器に加えられる電界強度は全体に均一と
なり、耐電圧特性及び信頼性が著しく改善されることと
なる。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例の説明
ＢａＣｏ３． ＰｂＯ、ＴｔＯ２，Ｎｂ２Ｏ，、Ｓ ｉ
２．ＭｎＯ２を出十０．０２４Ｓｉ０２＋０．Ｏｏｏ４
Ｍｎ０２及び （Ｂａ０．ワＰｂ０．２ｏ）Ｔｉｏ３＋ｏ、ｏｏ１ｏＮ
ｂ２ｏ５＋０．０２４ＳｉＯ２＋ＯΩ００４ＭｎＯ２の
組成となるように配合し、２０時間ボールミルにて混合
１−ｔｏ５σＣｆイ而桔１番の乞 ９ｎ賎間ボールミル
にて粉砕し乾燥したものを、それぞれ５ ｗｔ％のポリ
ビニルアルコールを１０ｗｔ％、加えて造粒し、それら
は原料１及び原料２とした０次に、原料１の１．３１を
１００１ψ／−にて加圧したのち、原料２の１．３１を
加え１００．ｌｊｅ／ｃｒｌｔにて加圧し、さらに原料
１の１．３ｆを加え１００ Ｋｇ／ｃｔｌにて加圧した
のち、全体を１０００ Ｋｌ／ｃｔ／ｌにて加圧成形し
第３図に示す層状成形体を作製した０第３図中。
２．ＭｎＯ２を出十０．０２４Ｓｉ０２＋０．Ｏｏｏ４
Ｍｎ０２及び （Ｂａ０．ワＰｂ０．２ｏ）Ｔｉｏ３＋ｏ、ｏｏ１ｏＮ
ｂ２ｏ５＋０．０２４ＳｉＯ２＋ＯΩ００４ＭｎＯ２の
組成となるように配合し、２０時間ボールミルにて混合
１−ｔｏ５σＣｆイ而桔１番の乞 ９ｎ賎間ボールミル
にて粉砕し乾燥したものを、それぞれ５ ｗｔ％のポリ
ビニルアルコールを１０ｗｔ％、加えて造粒し、それら
は原料１及び原料２とした０次に、原料１の１．３１を
１００１ψ／−にて加圧したのち、原料２の１．３１を
加え１００．ｌｊｅ／ｃｒｌｔにて加圧し、さらに原料
１の１．３ｆを加え１００ Ｋｇ／ｃｔｌにて加圧した
のち、全体を１０００ Ｋｌ／ｃｔ／ｌにて加圧成形し
第３図に示す層状成形体を作製した０第３図中。
１及び３は原料１の層、２は原料２０層を示す０また、
比較のために原料１及び原料２をそれぞれ単独にて１０
００Ｋｆ／ｃｄの圧力にて、直径１８ｍｍ＋厚さ３１１
１ｍの円板形状に加圧成形した。このようにして得られ
たこれらの成形体を１３００℃にて１時間焼成し、オー
ミック性銀電極を付与して試料１，２゜３を作製した。
比較のために原料１及び原料２をそれぞれ単独にて１０
００Ｋｆ／ｃｄの圧力にて、直径１８ｍｍ＋厚さ３１１
１ｍの円板形状に加圧成形した。このようにして得られ
たこれらの成形体を１３００℃にて１時間焼成し、オー
ミック性銀電極を付与して試料１，２゜３を作製した。
ここで、試料１は本発明による第３図の成形体を用いた
ものであり、試料２，３はそれぞれ原料２，３を単独に
用いて作製したものである。こうして得られた試料の抵
抗温度特性を傘４図に示すとともに、表１に耐電圧、断
続負荷試験における抵抗変化率、常温比抵抗及びキュリ
一温度を示した。第４図中、Ａは試料１．Ｂは試料２．
Ｃは試料３の抵抗温度特性をそれぞれ示す０１だ、表中
の耐電圧は一定電圧にて３分間耐えることのできる電圧
で、ｓｏＶづつ昇圧して試験した。４５０Ｖとあるのは
４００■では３分間保持されたが、４５０Ｖでは３分以
内に破壊したことを意味する。同様に抵抗変化率は断続
負荷試験における抵抗変化率警示し、試料に１７５ｖの
電圧を１０秒間印加し、３５０秒間停止するといった電
圧の間欠印加を３６００回繰り返した際の常温抵抗の変
化率を示している。壕だ、常温比抵抗は２６°Ｃにおけ
る比抵抗であり、キュリ一温度は常温抵抗の２倍の抵抗
を示す温度としだ。
ものであり、試料２，３はそれぞれ原料２，３を単独に
用いて作製したものである。こうして得られた試料の抵
抗温度特性を傘４図に示すとともに、表１に耐電圧、断
続負荷試験における抵抗変化率、常温比抵抗及びキュリ
一温度を示した。第４図中、Ａは試料１．Ｂは試料２．
Ｃは試料３の抵抗温度特性をそれぞれ示す０１だ、表中
の耐電圧は一定電圧にて３分間耐えることのできる電圧
で、ｓｏＶづつ昇圧して試験した。４５０Ｖとあるのは
４００■では３分間保持されたが、４５０Ｖでは３分以
内に破壊したことを意味する。同様に抵抗変化率は断続
負荷試験における抵抗変化率警示し、試料に１７５ｖの
電圧を１０秒間印加し、３５０秒間停止するといった電
圧の間欠印加を３６００回繰り返した際の常温抵抗の変
化率を示している。壕だ、常温比抵抗は２６°Ｃにおけ
る比抵抗であり、キュリ一温度は常温抵抗の２倍の抵抗
を示す温度としだ。
上表より明らかなように、ｐｂ Ｋ濃度差をもたせキュ
リ一温度が中心部で高くなるようにした本発明による試
料１は、耐電圧が著しく向上するとともに常温断続負荷
試験における抵抗変化率を小さくすることができ、信頼
性が向上するという特有の効果を発揮する。
リ一温度が中心部で高くなるようにした本発明による試
料１は、耐電圧が著しく向上するとともに常温断続負荷
試験における抵抗変化率を小さくすることができ、信頼
性が向上するという特有の効果を発揮する。
なお、上記以外のキュリ一温度移動元素として鉛、 ス
トｏ ンチウム、カルシウム、錫を単独または２種類以
上同時に添加し、キュリ一温度が異なる原料を作成し、
上記実施例のように３層以上の層状構造をもだせても同
様の効果が得られた。
トｏ ンチウム、カルシウム、錫を単独または２種類以
上同時に添加し、キュリ一温度が異なる原料を作成し、
上記実施例のように３層以上の層状構造をもだせても同
様の効果が得られた。
また、キュリ一温度差は正特性半導体磁器の実使用条件
での素子内温度分布を測定し、設定するのが好ましい。
での素子内温度分布を測定し、設定するのが好ましい。
また、ストロンチウム・カル／ラム・錫を酸化物、チタ
ン酸塩まだは種々の塩の形にて８００℃〜１０００℃の
予備焼結体表面に塗布し、１２５ｏ〜１４００℃にて焼
成し、キュリ一温度分布をもたせても同様の効果が得ら
れた０分間の効果 以上のように本発明は、正特性チタン酸バリウム系半導
体磁器素子内において、鉛、ストロンチウム、カルシウ
ムまたは錫に濃度差をもたせ、キュリ一温度が素子中心
部で最も高く表面近傍が鉢くなるように形成することに
より、正特性半導体磁器に印加される電界強度を全体に
均一とすることができるとともに、耐電圧特性及び信頼
性が著しく改善することができるという特有の効果を有
し、産業上の価値は大なるものがある。
ン酸塩まだは種々の塩の形にて８００℃〜１０００℃の
予備焼結体表面に塗布し、１２５ｏ〜１４００℃にて焼
成し、キュリ一温度分布をもたせても同様の効果が得ら
れた０分間の効果 以上のように本発明は、正特性チタン酸バリウム系半導
体磁器素子内において、鉛、ストロンチウム、カルシウ
ムまたは錫に濃度差をもたせ、キュリ一温度が素子中心
部で最も高く表面近傍が鉢くなるように形成することに
より、正特性半導体磁器に印加される電界強度を全体に
均一とすることができるとともに、耐電圧特性及び信頼
性が著しく改善することができるという特有の効果を有
し、産業上の価値は大なるものがある。
第１図は従来の正特性磁器素子内における温度分布によ
り生じる抵抗分布を示す抵抗一温度曲線・を示す図、第
２図に本発明による正特性半導体磁器の動作原理を説明
するだめの抵抗一温度曲線を示す図、第３図は本発明に
よる正特性半導体磁器の実施例における成形体の構成を
示す図、第４図は実施例における試料の抵抗一温度曲線
を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 →−Ｊ益戊（°Ｃ） 第 ２ 図 →う番ノ演；（°Ｃ）
り生じる抵抗分布を示す抵抗一温度曲線・を示す図、第
２図に本発明による正特性半導体磁器の動作原理を説明
するだめの抵抗一温度曲線を示す図、第３図は本発明に
よる正特性半導体磁器の実施例における成形体の構成を
示す図、第４図は実施例における試料の抵抗一温度曲線
を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 →−Ｊ益戊（°Ｃ） 第 ２ 図 →う番ノ演；（°Ｃ）
Claims (1)
- 正特性チタン酸バリウム系半導体磁器素子内において、
鉛、ストロンチウム、カルシウムまだは錫に濃度差をも
たせ、キュリ一温度が素子中心部で最も高く表面近傍が
低くなるように形成してなることを特徴とする特性半導
体磁器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204082A JPS6095901A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 正特性半導体磁器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204082A JPS6095901A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 正特性半導体磁器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6095901A true JPS6095901A (ja) | 1985-05-29 |
Family
ID=16484478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58204082A Pending JPS6095901A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 正特性半導体磁器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6095901A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0346201A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-27 | Murata Mfg Co Ltd | 正の抵抗温度特性を有する半導体磁器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5273363A (en) * | 1975-12-17 | 1977-06-20 | Hitachi Ltd | Thermistor with positive characteristics and method of making same |
-
1983
- 1983-10-31 JP JP58204082A patent/JPS6095901A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5273363A (en) * | 1975-12-17 | 1977-06-20 | Hitachi Ltd | Thermistor with positive characteristics and method of making same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0346201A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-27 | Murata Mfg Co Ltd | 正の抵抗温度特性を有する半導体磁器 |
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