JPS62190814A - 電圧非直線性素子 - Google Patents
電圧非直線性素子Info
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- JPS62190814A JPS62190814A JP61034645A JP3464586A JPS62190814A JP S62190814 A JPS62190814 A JP S62190814A JP 61034645 A JP61034645 A JP 61034645A JP 3464586 A JP3464586 A JP 3464586A JP S62190814 A JPS62190814 A JP S62190814A
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- Japan
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- zno
- varistor
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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。
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
本発明は印加電圧によって抵抗値が変化する電圧非直線
性素子に関するもので、電圧安定化、異常電圧制御、さ
らにはマ) IJフックス動の液晶。
性素子に関するもので、電圧安定化、異常電圧制御、さ
らにはマ) IJフックス動の液晶。
KLなどの表示デバイスのスイッチング素子などに利用
されるものである。
されるものである。
従来の技術
従来の電圧非直線性素子は、酸化亜鉛(ZnO)に酸化
ビスマス(Bi20.)、酸化コバルト(C’203)
+酸化マンガン(MnO□)、酸化アンチモン(Sb2
0.)などの酸化物を添加して、1000〜1350’
Cで焼結したZnOバリスタなど1種々のものがある。
ビスマス(Bi20.)、酸化コバルト(C’203)
+酸化マンガン(MnO□)、酸化アンチモン(Sb2
0.)などの酸化物を添加して、1000〜1350’
Cで焼結したZnOバリスタなど1種々のものがある。
その中で、 ZnOバリスタは電圧非直線指数α、サー
ジ耐量が大きいことから、最も一般的に使われている。
ジ耐量が大きいことから、最も一般的に使われている。
(特公昭46−19472号公報参照)発明が解決しよ
うとする問題点 このような従来の電圧非直線性素子は、ZnOバリスタ
を初めとして、素子厚みを薄く(数十μm以下)するこ
とに限界があるため、バリスタ電圧(バリスタに電流1
mAを流した時の電圧v11nムで表される)を低くす
ることに限界があり、低電圧用10の保護素子や低い電
圧における電圧安定化素子として使えないものであった
。また、上述したように1ooO°C以上の高温プロセ
スを必要とするため、ガラス基板上あるいは回路基板上
に電圧非直線性素子を直接形成できないという問題があ
った。さらに、従来のものは並列静電容量が大きく、例
えば液晶などのスイッチング素子としては不適当なもの
であるなどの問題点を有していた。
うとする問題点 このような従来の電圧非直線性素子は、ZnOバリスタ
を初めとして、素子厚みを薄く(数十μm以下)するこ
とに限界があるため、バリスタ電圧(バリスタに電流1
mAを流した時の電圧v11nムで表される)を低くす
ることに限界があり、低電圧用10の保護素子や低い電
圧における電圧安定化素子として使えないものであった
。また、上述したように1ooO°C以上の高温プロセ
スを必要とするため、ガラス基板上あるいは回路基板上
に電圧非直線性素子を直接形成できないという問題があ
った。さらに、従来のものは並列静電容量が大きく、例
えば液晶などのスイッチング素子としては不適当なもの
であるなどの問題点を有していた。
問題点を解決するための手段
この問題点を解決するために本発明は、薄い絶縁抜膜を
施した微粉末状の半導体物質を絶縁性の結合剤で固め、
電極を備えてなるものである。
施した微粉末状の半導体物質を絶縁性の結合剤で固め、
電極を備えてなるものである。
作用
この構成によれば、低電流域においても電圧非直線指数
αの大きなものが得られ、かつ電極間距離を狭く(数十
μm以下)して素子を形成することができ、低電圧化に
適した素子がきわめて容易に得られることとなる。また
、結合剤で固めて素子形成を行う際に高温プロセスを必
要とすることなく作ることができるため、回路基板上に
素子を直接形成することができ、 ZnOバリスタな
どでは考えられない幅広い用途が期待できるものである
。
αの大きなものが得られ、かつ電極間距離を狭く(数十
μm以下)して素子を形成することができ、低電圧化に
適した素子がきわめて容易に得られることとなる。また
、結合剤で固めて素子形成を行う際に高温プロセスを必
要とすることなく作ることができるため、回路基板上に
素子を直接形成することができ、 ZnOバリスタな
どでは考えられない幅広い用途が期待できるものである
。
さらに、微粉末状の半導体物質を固めたものであるため
、それぞれの半導体物質の微粉末間は点接触となり、接
触面積が小さいことから並列静電容量の小さなものが得
られ、液晶などのデバイスのスイッチング素子として最
適な素子が提供できることとなる。
、それぞれの半導体物質の微粉末間は点接触となり、接
触面積が小さいことから並列静電容量の小さなものが得
られ、液晶などのデバイスのスイッチング素子として最
適な素子が提供できることとなる。
実施例
以下、本発明を実施例にもとづいて詳細に説明する。
まず、粒子径が0.06〜1μmの微粒子状の酸化亜鉛
を700〜1300′Gで焼成した後、その焼結された
ZnOを0.5〜60μmの粒子径(平均粒子径1〜1
0μm )に粉砕し、そのZnO微粉末に酸化コバルト
を0.06〜10mo1%添加し1600〜1350’
Cで10〜60分間、熱処理し、そのZnO微粉末表面
に酸化コバルトの絶縁被膜を形成した。ここで、微粉末
状のZnOの表面にはCO□0.絶縁被膜がほぼ数十〜
数百人の厚さで薄く形成されていることが認められた。
を700〜1300′Gで焼成した後、その焼結された
ZnOを0.5〜60μmの粒子径(平均粒子径1〜1
0μm )に粉砕し、そのZnO微粉末に酸化コバルト
を0.06〜10mo1%添加し1600〜1350’
Cで10〜60分間、熱処理し、そのZnO微粉末表面
に酸化コバルトの絶縁被膜を形成した。ここで、微粉末
状のZnOの表面にはCO□0.絶縁被膜がほぼ数十〜
数百人の厚さで薄く形成されていることが認められた。
次いで、このようにして作成したCo2O3絶縁被膜が
表面についたZnO微粉末群は弱い力で互いに接着して
いるので、これを乳鉢あるいはボットミルでほぐし、微
粉末状とした。次に、上記のようにして得られたCo2
O3絶縁被膜が表面に形成された微粉末状のZnOに、
微粉末間の結合を図る絶縁性の結合剤(バインダー)と
してポリイミド樹脂を添加し、混合した。ここで、結合
剤としてはポリイミド樹脂の固形分が溶剤(例えばn−
メチル−2−ピロリドン)に対してSwt%となるよう
に薄めたものとし、それをZnO微粉末と例えば等重量
で混合し、ペイント状とした。次いで、上記のようにし
て得られたペイントを第2図に示すようにITO(イン
ジウム・スズ酸化物)電極1の設けられたガラス基板3
上に例えばスクリーン印刷で塗布し。
表面についたZnO微粉末群は弱い力で互いに接着して
いるので、これを乳鉢あるいはボットミルでほぐし、微
粉末状とした。次に、上記のようにして得られたCo2
O3絶縁被膜が表面に形成された微粉末状のZnOに、
微粉末間の結合を図る絶縁性の結合剤(バインダー)と
してポリイミド樹脂を添加し、混合した。ここで、結合
剤としてはポリイミド樹脂の固形分が溶剤(例えばn−
メチル−2−ピロリドン)に対してSwt%となるよう
に薄めたものとし、それをZnO微粉末と例えば等重量
で混合し、ペイント状とした。次いで、上記のようにし
て得られたペイントを第2図に示すようにITO(イン
ジウム・スズ酸化物)電極1の設けられたガラス基板3
上に例えばスクリーン印刷で塗布し。
その上に同じ(ITO電極2の設けられたガラス基板4
を載置し、280〜400’Cで30分間。
を載置し、280〜400’Cで30分間。
大気中で硬化させ、電極1,2間に電圧非直線性素子5
を設けた。第1図は、電圧非直線性素子5の拡大断面図
であり、6はZnO微粉末、7はzri。
を設けた。第1図は、電圧非直線性素子5の拡大断面図
であり、6はZnO微粉末、7はzri。
微粉末6の表面に施されたCo2O3絶縁被膜18はそ
れらZnO微粉末6間を機械的に結合している絶縁性の
結合剤であり、この結合剤8でもってzn。
れらZnO微粉末6間を機械的に結合している絶縁性の
結合剤であり、この結合剤8でもってzn。
微粉末6の間は互いに固められている。第3図はITO
電極1a、1bが設けられたガラス基板3&上に電圧非
直線性素子6を構成した場合を示している。
電極1a、1bが設けられたガラス基板3&上に電圧非
直線性素子6を構成した場合を示している。
次に、上記のようにして作成された電圧非直線性素子の
電圧−電流特性について説明する。まず、第4図は第2
図の構成における電圧−電流特性を従来のZnOバリス
タの、それと比較して示している。
電圧−電流特性について説明する。まず、第4図は第2
図の構成における電圧−電流特性を従来のZnOバリス
タの、それと比較して示している。
本発明の素子は、まず酸化亜鉛を700 ’Cで焼成し
、これにCo20.を0.5 m01%添加したものを
900°C,60分間熱処理した後、この平均粒子径5
〜10μmのZnO微粉末と結合剤とを等重量で混合し
たものにおいて、素子面積を1−5電極間距離を30μ
mとした場合における特性を示している。さて、電圧非
直線性素子の電圧−電流特性は、よく知られているよう
に近似的に次式で示されている。
、これにCo20.を0.5 m01%添加したものを
900°C,60分間熱処理した後、この平均粒子径5
〜10μmのZnO微粉末と結合剤とを等重量で混合し
たものにおいて、素子面積を1−5電極間距離を30μ
mとした場合における特性を示している。さて、電圧非
直線性素子の電圧−電流特性は、よく知られているよう
に近似的に次式で示されている。
I=KV”
ここで、工は素子に流れる電流、Vは素子の電極間の電
圧、Kは固有抵抗の抵抗値に相当する定数、αは上述し
た電圧非直線特性の指数を示しており、この電圧非直線
指数αは大きい程、電圧非直線性が優れていることにな
る。
圧、Kは固有抵抗の抵抗値に相当する定数、αは上述し
た電圧非直線特性の指数を示しており、この電圧非直線
指数αは大きい程、電圧非直線性が優れていることにな
る。
第4図の特性に示されるように、特性Bで示される従来
のZnOバリスタは低電流域において電圧非直線指数α
が小さく、10 ム以下の電流では良好な電圧非直線性
素子としての機能を発揮し得ない。一方、特性人で示さ
れる本発明の素子では低電流域においても電圧非直線指
数αが大きく110 ム程度の電流域でも十分に電圧非
直線性素子としての機能を発揮することができることを
示している。また1通常、 znoバリスタにおいて
はバリスタ特性を表わすのに、例えば素子に1mムの電
流を流した時の電極間に現れる電圧をバリスタ電圧v1
mムと呼び、このバリスタ電圧v、鮎と上記電圧非直線
指数αとを使用している。本発明の素子では、上述した
ように1低電流域においても電圧非直線指数αが大きく
、バリスタ電圧を第4図に示すように例えばv、7ムで
表わすことができる。
のZnOバリスタは低電流域において電圧非直線指数α
が小さく、10 ム以下の電流では良好な電圧非直線性
素子としての機能を発揮し得ない。一方、特性人で示さ
れる本発明の素子では低電流域においても電圧非直線指
数αが大きく110 ム程度の電流域でも十分に電圧非
直線性素子としての機能を発揮することができることを
示している。また1通常、 znoバリスタにおいて
はバリスタ特性を表わすのに、例えば素子に1mムの電
流を流した時の電極間に現れる電圧をバリスタ電圧v1
mムと呼び、このバリスタ電圧v、鮎と上記電圧非直線
指数αとを使用している。本発明の素子では、上述した
ように1低電流域においても電圧非直線指数αが大きく
、バリスタ電圧を第4図に示すように例えばv、7ムで
表わすことができる。
このように本発明において、バリスタ電圧を低いものと
することができるのは、電極間距離を狭くして素子を形
成することができるためである。
することができるのは、電極間距離を狭くして素子を形
成することができるためである。
まだ1本発明素子において低電流域でも電圧非直線指数
αが大きい理由は、現在のところ理由は明確とはなって
いないが1微粉末状の半導体物質(ZnO)を絶縁性の
結合剤でもって固めたものであるため、それぞれの半導
体物質の間は点接触となり、接触面積が小さいこと、ま
た結合剤が絶縁性のため、漏れ電流が小さくなっている
ことによるものと考えられる。
αが大きい理由は、現在のところ理由は明確とはなって
いないが1微粉末状の半導体物質(ZnO)を絶縁性の
結合剤でもって固めたものであるため、それぞれの半導
体物質の間は点接触となり、接触面積が小さいこと、ま
た結合剤が絶縁性のため、漏れ電流が小さくなっている
ことによるものと考えられる。
ここで、第4図の特性は上述したように電極間距離を3
0μmとした素子についてのものであるが、これはZn
O微粉末の平均粒子径が6〜10μmという比較的大き
な粒子径のためにこれ以上狭くすることができないから
である。すなわち、ZnO微粉末の平均粒子径が0.3
〜3μmのものを使えば1電極間距離が10μm程度も
しくはそれ以下の素子を作成することができるのであり
、その場合においても第4図に示すような良好な特性が
得られることを本発明者らは実験により確認した。
0μmとした素子についてのものであるが、これはZn
O微粉末の平均粒子径が6〜10μmという比較的大き
な粒子径のためにこれ以上狭くすることができないから
である。すなわち、ZnO微粉末の平均粒子径が0.3
〜3μmのものを使えば1電極間距離が10μm程度も
しくはそれ以下の素子を作成することができるのであり
、その場合においても第4図に示すような良好な特性が
得られることを本発明者らは実験により確認した。
第5図は本発明において、酸化コバルトの添加量を変え
た場合のバリスタ電圧v、11ム、電圧非直線指数αお
よび並列静電容量Cの変化する様子を示している。ここ
で、酸化亜鉛の焼成温度など、その他の条件は第4図の
場合の条件と同一とした。
た場合のバリスタ電圧v、11ム、電圧非直線指数αお
よび並列静電容量Cの変化する様子を示している。ここ
で、酸化亜鉛の焼成温度など、その他の条件は第4図の
場合の条件と同一とした。
第6図に示されるように5本発明素子においては並列静
電容量が従来のZnOバリスタが1ooo〜20000
PFであるのに対して非常に小さいものとなっている。
電容量が従来のZnOバリスタが1ooo〜20000
PFであるのに対して非常に小さいものとなっている。
この並列静電容量が本発明素子において小さい理由は、
上述したように半導体物質間の接触面積が小さいことに
よるものである。
上述したように半導体物質間の接触面積が小さいことに
よるものである。
なお、上記の実施例においては、半導体物質としては、
ZnOを例にとり説明したが、それ以外の半導体物
質であっても差支えないことはもちろんである。また、
同様に絶縁被膜を構成する材料としては、 Co2O3
に限られることはなく1 ム/、Ti。
ZnOを例にとり説明したが、それ以外の半導体物
質であっても差支えないことはもちろんである。また、
同様に絶縁被膜を構成する材料としては、 Co2O3
に限られることはなく1 ム/、Ti。
Sr 、Mg 、Ni 、Or 、Si などの金属
酸化物またはこれら金属の有機金属化合物などでもよい
ものであり1それらを単独または組合せて使用すること
ができるものである。
酸化物またはこれら金属の有機金属化合物などでもよい
ものであり1それらを単独または組合せて使用すること
ができるものである。
さらに、微粉末状の半導体物質を固める絶縁性の結合剤
としては、ポリイミド樹脂の他にも種々考えられること
はもちろんであり、熱硬化性樹脂、たとえばフェノール
樹脂、フラン樹脂、エリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ
樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂などでも良いもの
である。
としては、ポリイミド樹脂の他にも種々考えられること
はもちろんであり、熱硬化性樹脂、たとえばフェノール
樹脂、フラン樹脂、エリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ
樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂などでも良いもの
である。
発明の効果
以上の説明より明らかなように本発明の電圧非直線性素
子は、低電流域における電圧非直線指数αが大きく、ま
た並列静電容量の小さな素子が得られることから、消費
電流の小さい液晶、ICLなどのデバイスのスイッチン
グ素子として最適な素子を提供できるものである。また
1電極間距離を狭くして素子を形成することができるた
め、バリスタ電圧の低いものが得られ1上記電圧非直線
指数αが大きいことと相まって従来のZnOバリスタで
は対応することのできなかった低電圧用ICの保護素子
や低い電圧における電圧安定化素子として使用すること
ができる。さらに、結合剤で固めて素子形成を行う際に
高温プロセスを必要とすることなく簡単にして作ること
ができるため5回路基板上やガラス基板上に素子を直接
形成することができるものである。このように種々の特
徴を有する本発明の電圧非直線性素子は、今までのZn
Oバリスタなどでは考えられない幅広い用途が期待でき
るものであり、その産業性は犬なるものである。
子は、低電流域における電圧非直線指数αが大きく、ま
た並列静電容量の小さな素子が得られることから、消費
電流の小さい液晶、ICLなどのデバイスのスイッチン
グ素子として最適な素子を提供できるものである。また
1電極間距離を狭くして素子を形成することができるた
め、バリスタ電圧の低いものが得られ1上記電圧非直線
指数αが大きいことと相まって従来のZnOバリスタで
は対応することのできなかった低電圧用ICの保護素子
や低い電圧における電圧安定化素子として使用すること
ができる。さらに、結合剤で固めて素子形成を行う際に
高温プロセスを必要とすることなく簡単にして作ること
ができるため5回路基板上やガラス基板上に素子を直接
形成することができるものである。このように種々の特
徴を有する本発明の電圧非直線性素子は、今までのZn
Oバリスタなどでは考えられない幅広い用途が期待でき
るものであり、その産業性は犬なるものである。
第1図は本発明に係わる電圧非直線性素子の一実施例を
示す拡大断面図1第2図および第3図はそれぞれ本発明
の素子をガラス基板上に設けた実施例を示す断面図、第
4図は本発明素子と従来のZnOバリスタの電圧−電流
特性を示す図、第5図は本発明素子においてCo2O3
の添加量を変えた場合の電圧非直線指数α1バリスタ電
圧v、ltムおよび並列静電容量Cの変化する様子を示
す図である。 1.1&、1b、2・川・・I’rO電極、3,32L
。 4・・・・・・ガラス基板、6・・・・・・電圧非直線
性素子、6・・・・・・ZnO微粉末、7・・・・・・
Co20.絶縁被膜、8・・・・・・結合剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 2rlA 第5図 −Cθz0J 添加(輸d幻
示す拡大断面図1第2図および第3図はそれぞれ本発明
の素子をガラス基板上に設けた実施例を示す断面図、第
4図は本発明素子と従来のZnOバリスタの電圧−電流
特性を示す図、第5図は本発明素子においてCo2O3
の添加量を変えた場合の電圧非直線指数α1バリスタ電
圧v、ltムおよび並列静電容量Cの変化する様子を示
す図である。 1.1&、1b、2・川・・I’rO電極、3,32L
。 4・・・・・・ガラス基板、6・・・・・・電圧非直線
性素子、6・・・・・・ZnO微粉末、7・・・・・・
Co20.絶縁被膜、8・・・・・・結合剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 2rlA 第5図 −Cθz0J 添加(輸d幻
Claims (1)
- 薄い絶縁被膜を施した微粉末状の半導体物質を絶縁性
の結合剤で固め、電極を備えてなることを特徴とする電
圧非直線性素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61034645A JPS62190814A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 電圧非直線性素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61034645A JPS62190814A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 電圧非直線性素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190814A true JPS62190814A (ja) | 1987-08-21 |
Family
ID=12420174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61034645A Pending JPS62190814A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 電圧非直線性素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62190814A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105074145A (zh) * | 2013-02-19 | 2015-11-18 | 曼柴油机涡轮机欧洲股份公司曼柴油机涡轮机德国分公司 | 用于气缸润滑的方法和设备 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5344899A (en) * | 1976-09-13 | 1978-04-22 | Gen Electric | Metal oxide varistor and method of manufacture thereof |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61034645A patent/JPS62190814A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5344899A (en) * | 1976-09-13 | 1978-04-22 | Gen Electric | Metal oxide varistor and method of manufacture thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105074145A (zh) * | 2013-02-19 | 2015-11-18 | 曼柴油机涡轮机欧洲股份公司曼柴油机涡轮机德国分公司 | 用于气缸润滑的方法和设备 |
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