JPS6191060A - 高温用サ−ミスタ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、４００〜１１００℃の高温度域で使用でき
る高温用サーミスタに関する。

（従来の技術） 一般に、抵抗値が負の温度係数をもつＮＴＣサーミスタ
（Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｔ＠ｍｐｅｒａｔｕｒ＠Ｃｏｅｆ
ｆｉｃ１＠ｎｔＴｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）の比抵抗と温度
との間には１　＝　Ｉ）ｏ　ｅｘｐ　Ｂ　（１／’ｒ　
−１／’ｒ　（１）という関係がある。ここでρ、ρ０
は温度Ｔ。

Ｔｏ　Ｃｋ　）における比抵抗値、ＢＶｉＢ定数あるい
はサーミスタ定数と呼ばれる定数で、血ρを１／’ｒに
対してグロ、トシたときの直線の傾きを表す値である。

サーミスタの抵抗値の変化から温度を測定しようとする
場合、上記式からもわかる通シ、Ｂ定数が大きい程ある
温度での温度変化に対する抵抗値の変化の割合は大きく
、従って感度よく温度変化を検知することができる。ま
た、上記式において１／’ｒの値は、Ｔの値が大きくな
る程、すなわち温度が高くなる程急激に小さくなりてい
くため、特に高温域での温度を精度よく検出するために
は、Ｂ定数の大きな材料をサーミスタとして選ぶ必要が
ある。こうしたサーミスタとしては特開昭４８−６１９
８４号が提案されている。これは酸化アンチモンと酸化
コノシルトの所定量を含む酸化亜鉛焼結体であるが、そ
のＢ定数は７０００程度のものである。

しかし、一方ではＢ定数が大きいということはＢ定数の
小さいものに比して設計上の使用可能な温度範囲が狭く
なるという問題点も存在する。そのため、実際の使用に
際してはその目的、。

用途に応じて適切な抵抗値とＢ定数をもつサーミスタを
選択しなければならない。

従来、スピネル型の結晶構造を有する高温用サーミスタ
としては、Ｍｇ（Ａｊ　＊　Ｃｒ　、　Ｆｅ）２０４１
Ｃｏ（Ａ）、Ｃｒ　　、Ｆｅ）２０４　　＊　　Ｃｏ（
Ａ）、Ｃｒ）ｚ０４　　とＬａＣｒ０．５の混合組成の
ものが知られているが、これらは高温域で使用するサー
ミスタとしてはＢ定数が小さいか、或いはＢ定数はある
程度大きいものでも抵抗値も著るしく大きく実用上満足
すべきものとはいえなかった。

（発明が解決しようとする問題点） （Ｃｏ　ｘＭｇ　、−ｘ）Ａｎ２０４なる組成のスピネ
ル型固溶体において、実際の使用目的、用途に応じた種
種の抵抗値とＢ定数をもったサーミスタを得ることにあ
る。即ち、ＣＯとＭｇの比を変えることによって、大き
いＢ定数の値を維持したままで種々の比抵抗値を示すよ
うにした（　Ｃｏ　、Ｍｇ　）Ａｌ２Ｏ４系固溶体の、
アルミニウムをアンチモンで置き換え２ることによυ、
比抵抗値をさらに小さくしＢ定数の値も比較的大きな値
の範囲で種々に変えられるようにしたサーミスタを得よ
うとするものである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、（ＣＯｘＭｇ、−ｘ）Ａｌ２Ｏ４（ただし
０．１≦ｘ≦０．９５）なる組成のスピネル型固溶体に
おいて、アルミニウムをスピネル固溶体に対し５ｂ２０
３に換算して５〜９０モルチのアンチモンで置き換えた
ことを特徴とする高温用サーミスタである。

ＭｇＡｊ２０４は、一般に１０００℃において１０７〜
１０８Ｑｃ！Ｒの高い比抵抗を有し、またＣ０Ａｊ２０
４は、１０２０３程度の低い比抵抗を有する。それ故に
、（ＣＯｘＭｇ、−ｘ）Ａｌ２Ｏ４の比抵抗は、Ｘの値
を０から１まで変化していくことによって、ＭｇＡ−１
，２０４の比抵抗値からＣ０Ａｊ２０４の比抵抗値ま　
　　′で順次減少させてゆくことができる。しかもその
場合のＢ定数の値は、２０．０００以上、具体的には２
２，０００附近でほとんど変化がみられない。

しかしながら、各種の目的、用途に向けられる実用的な
サーミスタを提供するためＫは、比抵抗値のみならずＢ
定数をも要求に応じて容易に変化出来るよう罠なってい
なければならない。

発明者はこの要求に応えるべく研究した結果、上記固溶
体のアルミニウムをアンチモンで置換することＫよって
この目的を達成できることを見出しこの発明を完成した
ものである。

まず発明者は、スピネル型固溶体 （Ｃｏ　ｘＭｇ　＋−エ）Ａ７！２０４においてその比
抵抗の変化について研究した結果、そのＸの値は、０．
１〜０．９５の範囲で実施出来ることを確認した。Ｘの
値が０．１未満であるとほとんど効果なく、即ちアンチ
モンの置換によるＢ定数の変更が充分に現れない。また
Ｘの値が０．９５を超えると焼結体にそシやゆがみが生
ずるので好ましくない。

良好な焼結体が得られて、しかもアンチモン置換によっ
てＢ定数が任意に変えられるようにするには、上記固溶
体の化学式においてＸの値は０．１−０．９５の範囲が
よい。

また、Ｂ定数の変化のためには、スピネル型固溶体のア
ルミニウムを、５ｂ２０３に換算して５〜９０モル−〇
アンチモンで置換すればよいことを見出した。５ｂ２０
３が５モルチ未満であると、Ｂ定数の低下はほとんどみ
られない。また５ｂ２０３が９０モルチを超えると、仮
焼の段階で溶融するので不適切である。以下に実施例を
あげてさらに説明する。

実施例１ Ａｊ（ＯＨ）、　、Ｍｇ（ＯＲ）２．　ＣｏＯ、５ｂ２
ｏ３の各試薬粉末を第１表に示す割合で配合して焼結体
を得た。

製法は上記試薬粉末を、アルミナ自動乳鉢で１時間乾式
混合し、次いで２時間エタノールを分散媒として湿式混
合し、最後に１時間乾式混合したのちアルミニウムぎに
入れ、１２００〜１４’００℃の温度で４時間仮焼した
。この仮焼粉末をアルミナ自動乳鉢で２時間乾式粉砕し
、　　゛これにバインダーとしてポリビニルアルコール
６重量％の水溶液を粉末ＩＰに対し０．０５ｄの割合で
加え混合した。混合物を径１０　ｍ　Ｘ厚さ２濡の円板
状に１　ｔｏｎ〜の圧力で加圧成形し、１４５０〜１６
００℃の温度で２時間電気炉で焼成し焼結体を造った。

次にこの焼結体の両平面に白金電極を焼き付けた。この
ようＫして得た素子の比抵抗一温度特性を、直流安定化
電源とエレクトロメータを用いて２００〜１１００℃の
温度範囲で測定した。結果を第１図に示す。

なお、第１表に示した配合組成において、Ｍｇ（ＯＨ）
２．　、Ｌｊ！（−０Ｈ）３　　はそれぞれＭｇＱ　、
　Ａｊ２０３に換算した値で示し、またＣｏＯとＭｇＯ
の合量は１００モルチ、Ａノ２０３と５ｂ２０．の合量
は１００モルチ、かつＭｇＯとＣｏｏの和とＡｊ２０．
と５ｂ２０゜の和が１対１となるようにした。

第１表 ま九、第２表に上記各素子の１０００℃、７００℃、５
００℃における各比抵抗とＢ定数の値を示した。

第２表 第１図と第２表から（ＣｏｘＭｇ、−、）Ａｌ２Ｏ４の
アルミニウムをアンチモンで置換することによ′りＢ定
数は２２０００からその半分近くの１１５００まで変化
させることができる（人ないしＦ参照）。

しかもその低下の割合は５ｂ２ｏ、の量が多くなるに従
って大となる傾向にある。また、比抵抗は１０００℃、
７００℃、５００℃のいづれでも低下していることがわ
かる。さらに第１表のＣ，Ｇ。

Ｈから、ＣｏＯの割合仕）が多くなれば５ｂ２０３によ
る比抵抗の低下とＢ定数の低下の効果は、５ｂ２０３が
同じ２０モルチでもＣｏｏの割合（、）を増大しないも
のと対比して大きいことがわかる。

実施例２ °５ｂ２０５を用いず、Ａノ（ＯＨ）３　＋　Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）２　ｍ　Ｃｏ。

の各試薬を用いて実施例１と同様にして（ＣｏＸＭｇ、
−ｘ）Ａｌ２Ｏ４系焼結体全焼結体ただし、Ｘの値は第
３表の通シ種々変えた。得られた焼結体を実施例１と同
様にして素子とし、２００〜１１００℃の温度範囲で比
抵抗一温度特性を測定した。その結果を第２図に示した
。また、この素子の１０００℃、７００℃における各比
抵抗値とＢ定数を第３表に示した。

第３表 第２図および第３表から明らかなように、Ｘの値を増大
していくと、即ちＣｏを増大しＭｇを減じていっても、
１０００℃、７００℃のいづれの場合比抵抗は低下する
が、Ｂ定数は２０．０００以上で特にＸが０．１以上で
はほとんど変化しない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明になるサーミスタｉｉ　（
ＣｏｘＭｆ、−、）ｕ２０４型固溶体において、Ｃｏと
Ｍｇの比率及びυとｓｂの比率を変えることによってそ
の比抵抗とＢ定数の値を種々変化したサーミスタを容易
に得ることができる―そしてここに得られたサーミスタ
は高感度でしかも実用的なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるサーミスタの比抵抗一温度特性を
示す線図。第２図は（ＣｏｘＭｇ　、−ｘ）Ａｌ２Ｏ４
系焼結体のＸを変化させた場合の比抵抗一温度特性を示
す線図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （Ｃｏ＿ｘＭｇ＿１＿−＿ｘ）Ａｌ＿２Ｏ＿４（ただし
   ０．１≦ｘ≦０．９５）なる組成のスピネル型固溶体に
   おいて、アルミニウムをスピネル固溶体に対しＳｂ＿２
   Ｏ＿３に換算して５〜９０モル％のアンチモンで置き換
   えたことを特徴とする高温用サーミスタ。