JPS6199303A - 酸化物電圧非直線抵抗体 - 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〕 本発明は、電気回路における異常高電圧の吸収等に使用
される電圧非直線抵抗体（以下、バリスタと呼ぶ）に関
する。

〔従来の技術〕

ＺｎＯを主成分とした酸化物バリスタとして、ＺｎＯに
Ｂｉａｓｓ、Ｃｏｏ、ＭｎＯ、Ｔｉ１ｔ　、　ＢａＯお
よびＮ１Ｆｚ　　を添加してなるバリスタが例えば特公
昭５３−２１５１０号公報で知られている。また、Ｚｎ
ＯにＢａＯ１Ｃｏｏを添加してなるバリスタ（特公昭４
８−６７５５号公報）も知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前者のバリスタは、バリスタ電圧Ｖ１が約５〜
８０ｖの範囲には適するが、約８０ｖ以上の高電圧には
適さない。また、大電流領域における非直線性は悪（、
サージに対してもバリスタ電圧の変化が大きいという欠
点を有している。一方、後者のバリスタは、非直線指数
がｌＯ〜２０程度であり、非直線指数を３Ｏ程度にする
ためには、ＺｎＯにＢａＯを添加して焼成した焼結体に
Ｃｏｏを塗布して再度焼成しなければならないという欠
点を有している。これらＢａＯを添加してなる酸化物バ
リスタは、高電圧、大電流の用途に本質的には適してい
ない。

最近の電子機器の発達はめざましく、特に、多くの半導
体素子が使用されて°いるので異常電圧の吸収や電圧の
安定化が強（要求される。この目的のためＫはバリスタ
電圧のコントロールが容易で、且つ非直線指数αが大き
く、更に負荷に対して安定した特性を有するバリスタが
要求される。そこで、本発明の目的はこのような要求を
満足することのできるバリスタを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明のバリスタは、Ｚｎ　
（亜鉛）、Ｂａ　（バリウム）、ｓｂ　（アンチモン）
、Ｃｏ（コバルト）、Ｂ（ホウ素）、Ａｌ（アルミ本； ニウム）を、これ等の代表的な酸化物であるＺｎ０（酸
化亜鉛）、Ｂａｄ（酸化バリウム）、５ｂｔＯｓＣ酸化
アンチモン）、Ｃｏｏ（酸化コバルト）、Ｂｔｕｓ（酸
化ホウ素）　、　ＡｂＯｓ（酸化アルミニウム）に換算
した組成で、Ｚｎ０６３−９５〜９８．６９９　　％　
ｋ　％、Ｂａ０Ｏ・１〜３　％　／Ｌ／　％、Ｓｂ２０
＋　Ｏ−１〜５−Ｅ：　ｊ＆　％、Ｃｏｏｌ　　　’〜
２５　　モル％、Ｂｔ　Ｏｓ　Ｏ−１〜３モル％、Ａｌ
　２０ｓｏ、ｏｏｉ〜０．０５　　モル％となるように
含む焼結体から成る。

〔作　用〕

上記発明によれば、各成分の相乗効果により、バリスタ
電圧のコン）０−ルが容易で、且つ非直線指数が大きく
、負荷に対して安定した特性を有するバリスタを得るこ
とが出来る。

〔実施例〕

次に、図面を参照して本発明の実施例について述べる、
本発明の酸化物バリスタを製作するためＫまずＺｎＯが
６３．９５〜９８．６９９　モル％、ＢａＯが０．１〜
３　モＡ／％、５ｂ２０ｓがＯ−１〜５　％　ル％、Ｃ
ｏＯが１〜２５　％　／Ｉ／　％、Ｂｔｕｓが０．１〜
３　％に％、Ａ１．Ｏ。

が０．’００１〜０．０５　　モル％であり、これ等の
総和が１００モル％であるように各酸化物原料を計算し
、これをボールミルなどｋよって十分混合した後、メチ
ルセルローズ水溶液などの有機結合剤を用いて造粒した
。なお、出発原料としては酸化物の代りに水酸化物や炭
酸塩あるいは二元金属酸化物などを用いることも可能で
ある。また、成形焼成後の寸法、特性のバラツキなどに
支障をきたすときは６００〜１０００ｔ：’の空気中で
１〜３時間仮焼し、これを微粉に一粉砕してその後に造
粒してもよい。このようにして得られた種々の組成の造
粒粉を１〜３　ｔｏｎ　／　ｃｍ２の圧力で加圧成形し
、直径１５ｍｍ、長さ１　ｍｍのディスク型に仕上げ、
更Ｋ、この成形物を１０００〜１４００１：’の空気中
で１〜３時間焼成し、最後に、この焼結体の両面にＡｇ
ペーストを塗布して焼付けることにより電極を形成し、
種々の組成の酸化物バリスタ素子を完成させた。

第１図は上述のごとき方法で製作した酸化物バリスタを
原理的に示す断面図である。この酸化物バリスタのバリ
スタ作用は導電性微結晶（１）とこれを包囲する高抵抗
層（２）によって生じるものと考えられる。従って、材
料組成や焼成条件を変えるととＫより、バリスタ電圧や
非直線指数を制御することができる。以上のよ５にバリ
スタ作用は焼結体内部で生じるので、電極、（３）の材
料や、形成方法には特に限定はなく、Ａｇ、　Ｉｎ、　
Ａｌ　、　Ｓｎなどの蒸着による電極あるいはＮｉメッ
キによる電極なども同様の結果を得る。

上述の如き方法で製作した種々のバリスタのバリスタ電
圧■と、電圧非直線性を示す電圧比Ｒと、耐す１ジ性を
示す電圧変化率Δ■１とを測定したところ、第２図〜第
６図に示す結果が得られた。なお、第２図〜第６図のグ
ラフにおいて、代表的な組成のＶｏ、Ｒ１Δｖ１値には
１、魚卵、丸印、三角印が付げ　　゛られている。また
、各図面には、比較のために、本発明の範囲外の組成の
バリスタの特性も比較例として表示され【いる。また、
第２図〜第６図の横軸の各成分の量（モル％）は対数目
盛で示されている。また、バリスタ電圧ｖ１は第１図の
構造のバリスタに１．０．ｍＡを流した時の端子電圧を
測定することＫより求めた。電圧比Ｒはバリスタ電流１
．０ｍＡと２５Ａとにおけるバリスタ端子電圧Ｖｔとｖ
、ｏとを測定し、Ｖｉｓａ／　Ｖ＋を計算することによ
り求めた。従って、電圧比Ｒが小さいほど電圧比直線性
が優れ、非直線指数αが大きい。電圧変化　　１率Δｖ
１ハ、８Ｘ２０μｓ　　の波形テ１２５０Ａｌ’）？−
°ジ電流をバリスタに２回流し、この電流を流す前と後
の逆方向のバリスタ電圧ｖ１を測定し、その変化分を計
算することによって求めた。従って、電圧変化率ΔＶｔ
　（絶対値）が小さいほど耐サージ性が優れ、負荷に対
する安定性が優れている。

次に、第２図〜第６図を更に詳しく説明する。

第２図は次の組成のバリスタのバリスタ電圧ｖ１と電圧
比Ｒと電圧変化率ΔＶ、とを示す。

ＺｎＯ８０，４９〜８５．４４　　モル％ＢａＯｏ、ｏ
ｓ　〜５　　　モル％ ｓｂ、ｏ、　　　　　　　　　２．０　　モルシ一定Ｃ
ｏｏ　　　　　　　　１２．０　　モルシ一定Ｂ冨Ｏ８
０．Ｓ　　モルシ一定 人１，０．　　　　　　　　０．０１　　モル５一定合
　計　　　　　　１００　　　モルん即ち、第２図はＢ
ａＯの量（モル％）及び合計１００モル％となるように
ＺｎＯの量を変化させた種々のバリスタのＶｓ、　Ｒ１
ΔＶ１を示す。なお、第２図〜第６図に゛おいてＺｎＯ
の量は、各図の横軸の成分のモル％が決まれば、必然的
に決まる。

第３図は次の組成のバリスタのバリスタ電圧ｖｌと電圧
比Ｒと電圧変化率Δｖ１とを示す。

ＺｎＯ７６，９９〜８６．９４　−ｅ　ｙ％５ｂｔＯｓ
　　　０．０５　〜１０　　　　モル％ＢａＯＯ、５モ
ルシ一定 Ｃｏｏ　　　　　　　　１２．０　　　モルシ一定Ｂ！
　ｏｓ　　　　　　　　Ｏ、５モルシ一定Ａｌｔｏｓ　
　　　　　　　０−０１　　モル５一定合　計　　　　
　　１００　　　　モル％即ち、第３図は５ｂｔｏｓの
量（モ／Ｉ／％）及び合計１００モル％となるようにＺ
ｎＯの量を変化させた種々のバリスタのＶ、、Ｒ，△Ｖ
Ｉを示す。

第４図は次の組成のバリスタのバリスタ電圧Ｖ。

と電圧比Ｒと電圧変化率ΔＶ、とを示す。

ＺｎＯ６６，９９〜９６．４９　４＃％Ｃｏｏ　　　　
０．５　〜３０　　　モル％ＢａＯＱ・５　モルシ一定 ｓｂ、ｏ、　　　　　　　　２．０　　モルシ一定Ｂｔ
　Ｏｓ　　　　　　　　０　、５　　モルシ一定Ａｌ２
０ｓ　　　　　　　　Ｏ・Ｏｌ　　モルシ一定合　計　
　　　　１００　　　モル％ 即ち、第４図はＣｏＯの量（モル％）及び合計１００モ
ル％となるよう）Ｉｔ　ＺｎＯの量を変化させた、　　
種々のバリスタのＶ、、Ｒ，ΔＶ、を示す。

第５図は次の組成のバリスタのバリスタ電圧Ｖ。

と電圧比Ｒと電圧変化率Δｖ１とを示す。

ＺｎＯ７５，４９〜　８５．４４　　モル％ＢｚＯｓ　
　　　０−０５　〜１０　　　　モル％Ｂａ０　　　　
　　　　０　、５　　　モルシ一定５ｂｔＯｓ　　　　
　　　　２−０　　モルシ一定ＣｏＯ　　　　　　　１
２．０　　　モルシ一定ＡｂＯｓ　　　　　　　　０−
０１　　モＳｂ２Ｏ３０．１〜−シー　計　　　　　１
００　 　　モル％即ち、第５図はＢ２Ｏ３の量（モル％）及び
合計１００モル％となるようにＺｎＯの量を変化させた
種々のバリスタのＶｔ、Ｒ，Δｖ１を示す。

第６図は次の組成のバリスタのバリスタ電圧Ｖ１と電圧
比Ｒと電圧変化率ΔＶ、とを示す。

Ｚｎ０　　８４．９　〜８４−９９９５　　モル％Ａｌ
ｔｏｓ　　　０−０００５〜Ｏ−１モル％ＢａＯ０．５
モ／Ｉ／％一定 ５ｂｚＯ５２−０モルシ一定 Ｃｏｏ　　　　　　　　１２．０　　　モルシ一定Ｂｔ
　Ｏｓ　　　　　　　　Ｏ−５モルシシー合計　　　　
　　　１００　　　　モル％即ち、第６図は人ｌ、０．
の量（モル％）及び合計１００モＡ／％となるようにＺ
ｎＯの量を変化させた種々のバリスタのＶ、、Ｒ１Δｖ
ｌを示す。

次に本発明について材料組成を限定した理由を説明する
。

第２図において、ＢａＯが３．０モル％を越えたものは
電圧変化率ΔＶｌが大きい。一方、ＢａＯが０．１モル
％より少ないものは電圧変化率が大きく、電圧比Ｒも大
きい。従って、電圧比Ｒが小さく、負荷に対しズ安定な
バリスタを得るためのＢａＯの好ましい範囲は０．１〜
３．０モル％であり、より好ましい範囲は０．２〜１モ
ル％である。

第３図において、５ｂ２０ｓが５．０モル％を越えたも
のは電圧変化率ΔＶ＋が大きい。一方、５ｂｔＯｓが　
　　１０．１モル％より少ないものも電圧変化率が大き
く、電圧比Ｒも大きい。従って、電圧比Ｒが小さく、負
荷に対して安定なバリスタを得るためのＳｂ＊Ｏｓの好
ましい範囲は０．１〜５．０モル％であり、より好まし
い範囲は０．５〜２モ／Ｉ／％である。

第４図において、Ｃｏｏが　２５．０モル％を越えたも
のは電圧変化率Δ■１が大きい。一方、Ｃｏｏが１．０
モル％より少ないものは電圧変化率ΔＶ、が大きく、電
圧比Ｒも大きい。従って、電圧比Ｒが小さく、負荷に対
して安定なバリスタを得るためのＣｏｏの好ましい範囲
は１．０〜２５．０モル％であり、より好ましい範囲は
５〜２０モル％である。

第５図において、Ｂ２０．が３．０モル％を越えたもの
は電圧変化率Δ■１が°大きい。一方、Ｂ、　Ｏｓが０
．１モル％より少ないものも電圧変化率ΔＶ１が大きい
。

従って、電圧比Ｒが小さく、負荷に対して安定なバリス
タを得るためのＢ２Ｏ３の好ましい範囲は０．１〜３．
０モル％であり、より好ましい範囲は０．３〜１モル％
である。

第６図において、Ａｌｔｏｓが０．０５モル％を越えた
ものは電圧変化率Δ■１が大きく、電圧比Ｒも大きい。

一方、Ａｌｔｏｓが０．００１モル％より少ないものも
電圧変化率が太さい。従つ【、電圧比Ｒが小さく、負荷
に対して安定なノ（リスクを得るための’　　　Ａｌ　
ｔ　Ｏｓの好ましい範囲は０．００１〜０．０５　　モ
ル％であり、より好ましい範囲は０．００３〜０．０２
モル％である。

なお、ｚｎの範囲は残部であり、必然的に６３．９５〜
９８．６９９モル％となる。

以上、本発明の実施例及び比較例について述べたが、本
発明はこれに限定されるものでなく、更に変形可能なも
のである。例えば、本発明の目的を損なわない範囲で希
土類物質（Ｌａ２Ｏ５、ＰｒｔＯｓ、Ｎｄｔ　Ｏｓなど
）や、Ｎｂｔ　０５、Ｔａｘ　Ｏｓ、Ｍｎ０．Ｎｉ０１
Ｃｒ２０３等の酸化物等を添加してもよい。

〔発明の効果〕

上述から明らかな如く、本発明によれば、ノ（リスク電
圧ｖ１が５０以上、電圧比Ｒが２．５以下、電圧変化率
Δｖ１が±１０％以内のバリスタを提供することが出来
る。即ち、電圧比が小さく、且つサ　　　［−ジに対し
て優れた安定性を有する）（リスクを提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる酸化物電圧非直線抵抗体の焼結
結晶粒子の配列を模型的に示せ断面図、第２図はＢａＯ
の変化に対するバリスタ電圧Ｖｌ、電圧比Ｒ１電圧変化
率Δｖ１の変化を示す特性曲線図、第３図は５ｂｚＯｓ
の変化に対するバリスタ電圧ｖ１、電圧比Ｒ１電圧変化
率Δ■１の変化を示す特性曲線図、第４図はＣｏＯの変
化に対するバリスタ電圧ｖｌ、電圧比Ｒ１電圧変化率Δ
■、の変化を示す特性曲線図、第５図はＢ２Ｏ３の変化
に対するバリスタ電圧■８、電圧比Ｒ１電圧変化率Δ■
１の変化を示す特性曲線図、第６図はＡｌ、０３の変化
に対するバリスタ電圧ｖ１、電圧比Ｒ１電圧変化率Δｖ
ｌの変化を示す特性曲線図である。 （１）・・・結晶、（２）・・・高抵抗層、（３）・・
・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎ、Ｂａ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｂ及びＡｌを、これ等
   の代表的な酸化物であるＺｎＯ、ＢａＯ、Ｓｂ＿２Ｏ＿
   ３、ＣｏＯ、Ｂ＿２Ｏ＿３及びＡｌ＿２Ｏ＿３に換算し
   た組成で、 ＺｎＯ　６３．９５〜９８．６９９モル％ ＢａＯ　０．１〜３モル％ Ｓｂ＿２Ｏ＿３　０．１〜５モル％ ＣｏＯ　１〜２５モル％ Ｂ＿２Ｏ＿３　０．１〜３モル％ Ａｌ＿２Ｏ＿３　０．００１〜０．０５モル％となるよ
   うに含む焼結体からなる酸化物電圧非直線抵抗体。