JPS63308302A - サ−ミスタ用酸化物半導体 - Google Patents
サ−ミスタ用酸化物半導体Info
- Publication number
- JPS63308302A JPS63308302A JP62144669A JP14466987A JPS63308302A JP S63308302 A JPS63308302 A JP S63308302A JP 62144669 A JP62144669 A JP 62144669A JP 14466987 A JP14466987 A JP 14466987A JP S63308302 A JPS63308302 A JP S63308302A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atomic
- thermistor
- constant
- oxide semiconductor
- lithium
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (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、高応答性の温度センサとして利用できるとこ
ろの負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導
体に関するものである。
ろの負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導
体に関するものである。
従来の技術
従来、汎用ディスク型サーミスタとしては、Ｍｎ−Ｇｏ
−Ｎｉ−Ｃｕ酸化物系サーミスタ材料であって、しかも
その結晶構造がスピネル構造をとるものが主に用いられ
てきた。サーミスタ材料の電気的特性としては、一般的
に、比抵抗およびサーミスタ定数Ｂで示される。サーミ
スタ定数（以下Ｂ定数と記す）は抵抗の温度勾配を表す
もので、具体的にはサーミスタ材料のバンドギャップに
相当する活性化エネルギーにより決定される。従ってＢ
定数が大きい程、温度に対する抵抗値変化が大きく、す
なわち応答性が良くなる。また、比抵抗とＢ定数には図
に示すように相関性があり、現在の汎用サーミスタ材料
は図中２で囲んだ領域、つまり比抵抗が数１０〜数１０
０にΩ・（７）、Ｂ定数２５００〜５０００にのものが
用いられている。
−Ｎｉ−Ｃｕ酸化物系サーミスタ材料であって、しかも
その結晶構造がスピネル構造をとるものが主に用いられ
てきた。サーミスタ材料の電気的特性としては、一般的
に、比抵抗およびサーミスタ定数Ｂで示される。サーミ
スタ定数（以下Ｂ定数と記す）は抵抗の温度勾配を表す
もので、具体的にはサーミスタ材料のバンドギャップに
相当する活性化エネルギーにより決定される。従ってＢ
定数が大きい程、温度に対する抵抗値変化が大きく、す
なわち応答性が良くなる。また、比抵抗とＢ定数には図
に示すように相関性があり、現在の汎用サーミスタ材料
は図中２で囲んだ領域、つまり比抵抗が数１０〜数１０
０にΩ・（７）、Ｂ定数２５００〜５０００にのものが
用いられている。
また、酸化コバルトとリチウムを組合わせた酸化物半導
体としては、一般的に酸化物半導体材料の導電機構の１
つとして説明される原子価制御理論の実例で、古（ｖＥ
ＲＷＥＹ らにより取り上げられている。
体としては、一般的に酸化物半導体材料の導電機構の１
つとして説明される原子価制御理論の実例で、古（ｖＥ
ＲＷＥＹ らにより取り上げられている。
（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｒｅ５ｅｒｃｈ Ｒｅｐｏｒｔ
５ｊ７３しかしながら、ｖＥｎｗｘｙ らの検討
はあくまでも学究的な段階で終っており、サーミスタと
しての用途開発以前のものであって、サーミスタ材料と
しての検討は二本入夫によって記載されたもの（■日立
製作所、中央研究所創立二十周年記念論文集、Ｐ３０〜
４６、昭和３７年）があるだけである。この二本の検討
結果によれば比抵抗およびＢ定数とも低く、サーミスタ
として適するものではなく、これに準するものと記載さ
れている。
５ｊ７３しかしながら、ｖＥｎｗｘｙ らの検討
はあくまでも学究的な段階で終っており、サーミスタと
しての用途開発以前のものであって、サーミスタ材料と
しての検討は二本入夫によって記載されたもの（■日立
製作所、中央研究所創立二十周年記念論文集、Ｐ３０〜
４６、昭和３７年）があるだけである。この二本の検討
結果によれば比抵抗およびＢ定数とも低く、サーミスタ
として適するものではなく、これに準するものと記載さ
れている。
発明が解決しようとする問題点
従来よシ、自動車の水温計用あるいはアイロンの温度セ
ンサ用などとして、応答性を良くすることを目的にした
比抵抗が低く、Ｂ定数の高いサーミスタ材料が要望され
てきたが、上記図の汎用サーミスタ材料ではこの要望を
満足することができなかった。
ンサ用などとして、応答性を良くすることを目的にした
比抵抗が低く、Ｂ定数の高いサーミスタ材料が要望され
てきたが、上記図の汎用サーミスタ材料ではこの要望を
満足することができなかった。
本発明は、この要望を満足できるサーミスタ材料、すな
わちサーミスタ用酸化物半導体を提供することを目的と
するものである。
わちサーミスタ用酸化物半導体を提供することを目的と
するものである。
問題点を解決するための手段
上記要望を達成するために、本発明は前述のＣｏ−Ｌｉ
系酸化物半導体を見直し、改良を加えることによって解
決できたものである。本発明のサーミスタ用酸化物半導
体は、金属酸化物の焼結混合体よりなり、その金属元素
としてコバルト（Ｃｏ）６８．０〜９４．５原子％、銅
（Ｃｕ）０．４〜５．５原子％、リチウム（Ｌｉ）２．
ｓ〜２２．０原子％、ニッケ＃（Ｎｉ）０．５〜６．０
およびジルコニウム（Ｚｒ）Ｏ，Ｓ〜４．０原子％の５
種を合計１００原子％含有してなるものである。
系酸化物半導体を見直し、改良を加えることによって解
決できたものである。本発明のサーミスタ用酸化物半導
体は、金属酸化物の焼結混合体よりなり、その金属元素
としてコバルト（Ｃｏ）６８．０〜９４．５原子％、銅
（Ｃｕ）０．４〜５．５原子％、リチウム（Ｌｉ）２．
ｓ〜２２．０原子％、ニッケ＃（Ｎｉ）０．５〜６．０
およびジルコニウム（Ｚｒ）Ｏ，Ｓ〜４．０原子％の５
種を合計１００原子％含有してなるものである。
作用
この構成によシ、図の実線で囲まれた領域１の比抵抗が
低くＢ定数の高いサーミスタ用酸化物半導体を得ること
となる。ここで、この半導体は酸化コバルト （Ｃｏｏ
）が基本組成であって、四三酸化コバルト （Ｃｏ、０
４）が生成される場合には、ホッピング伝導の寄与によ
シ、高Ｂ定数を達成することができない。
低くＢ定数の高いサーミスタ用酸化物半導体を得ること
となる。ここで、この半導体は酸化コバルト （Ｃｏｏ
）が基本組成であって、四三酸化コバルト （Ｃｏ、０
４）が生成される場合には、ホッピング伝導の寄与によ
シ、高Ｂ定数を達成することができない。
実施例
以下、本発明の実施例について説明する。
市販の原料酸化コバルト、酸化銅、酸化リチウム、酸化
ニッケルおよびジルコニアを後述する表に示すようにそ
れぞれの原子％の組成になるように配合した。サーミス
タ製造工程を例示すると、これらの配合組成物をボール
ミルで湿式混合し、そのスラリーを乾燥後８００℃の温
度で仮焼し、その仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕混
合を行った。こうして得られたスラリーを乾燥し、ポリ
ビニルアルコールをバインダーとして添加混合し、所要
量採って円板状に加圧成形し成形品を多数作り、これら
を窒素ガスフロー中１２００℃〜１３００’Ｃで２時間
焼成した。こうして得られた円板状焼結体の両面にムｇ
を主成分とする電極を設けた。これらの試料について２
６℃および６０℃での抵抗値（それぞれのＲ２５および
Ｒ５８）を測定し、２６℃での比抵抗ρ２５を下記（１
）式より、またＢ定数を下記（２）式より算出した。
ニッケルおよびジルコニアを後述する表に示すようにそ
れぞれの原子％の組成になるように配合した。サーミス
タ製造工程を例示すると、これらの配合組成物をボール
ミルで湿式混合し、そのスラリーを乾燥後８００℃の温
度で仮焼し、その仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕混
合を行った。こうして得られたスラリーを乾燥し、ポリ
ビニルアルコールをバインダーとして添加混合し、所要
量採って円板状に加圧成形し成形品を多数作り、これら
を窒素ガスフロー中１２００℃〜１３００’Ｃで２時間
焼成した。こうして得られた円板状焼結体の両面にムｇ
を主成分とする電極を設けた。これらの試料について２
６℃および６０℃での抵抗値（それぞれのＲ２５および
Ｒ５８）を測定し、２６℃での比抵抗ρ２５を下記（１
）式より、またＢ定数を下記（２）式より算出した。
２５ ２５ ｄ−−” （１）
（Ｓ＝電極面積、ｄ＝電極間距離）
これらの結果を下表にまとめて示す。
（以 下金 白）
（注）＊は比較例であり、請求範囲外である。
上述したように図中の実線で囲んだ領域１が本発明の目
的とする低比抵抗、高Ｂ定数の領域である。この領域は
、センサとして高応答性を達成するために機器側から要
望された電気特性をサーミスタ材料の特性（比抵抗およ
びＢ定数）として置き換えたものである。
的とする低比抵抗、高Ｂ定数の領域である。この領域は
、センサとして高応答性を達成するために機器側から要
望された電気特性をサーミスタ材料の特性（比抵抗およ
びＢ定数）として置き換えたものである。
画表において、試料番号１．５，６，８，９，１２゜１
３、ｆ５．ｊ７は、この実線で囲んだ領域１に含まれな
い。つまり機器メーカの要望を満足しないという点から
、本発明の範囲外とした。また、試料番号１６について
は本発明者らがすでに提案法のものである。
３、ｆ５．ｊ７は、この実線で囲んだ領域１に含まれな
い。つまり機器メーカの要望を満足しないという点から
、本発明の範囲外とした。また、試料番号１６について
は本発明者らがすでに提案法のものである。
今回の試料は、乾式成形後焼成したものを用いたが、ピ
ードタイプの素子でもよく、素子製造方法に何ら拘束さ
れるものではない。また、混合。
ードタイプの素子でもよく、素子製造方法に何ら拘束さ
れるものではない。また、混合。
粉砕にはジルコニア玉石を用いた。
発明の効果
以上のように本発明によれば、コバルト、銅。
リチウム、ニッケルにさらにジルコニウムを加えること
により、４成分系材料よりさらに低比抵抗、高Ｂ定数化
を狙ったものであるが、ジルコニアの添加によりセラミ
ックの焼結性と多量に製造した場合の抵抗値の変動係数
が少さくなった。低比抵抗、高Ｂ定数化については著し
い効果は見られないものの、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｎｉの
４成分系とほぼ同等と考えられるが前述の効果を確認し
たものである。
により、４成分系材料よりさらに低比抵抗、高Ｂ定数化
を狙ったものであるが、ジルコニアの添加によりセラミ
ックの焼結性と多量に製造した場合の抵抗値の変動係数
が少さくなった。低比抵抗、高Ｂ定数化については著し
い効果は見られないものの、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｎｉの
４成分系とほぼ同等と考えられるが前述の効果を確認し
たものである。
以上述べたように、本発明は低比抵抗、高Ｂ定数を有す
る負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導体
を提供するものであるが、センサとして温度に対して高
応答性がはかれること、またこれにより節電できる等の
効果を発現するものである。また、従来にない低比抵抗
、高Ｂ定数のサーミスタ材料であることから、センサと
して全く新しい用途が展開されることが期待できるもの
である。
る負の抵抗温度係数を有するサーミスタ用酸化物半導体
を提供するものであるが、センサとして温度に対して高
応答性がはかれること、またこれにより節電できる等の
効果を発現するものである。また、従来にない低比抵抗
、高Ｂ定数のサーミスタ材料であることから、センサと
して全く新しい用途が展開されることが期待できるもの
である。
鱗−図は負の抵抗温度係数を持つサーミスタ材料の特性
相関図を示す図である。 １・・・・・・低比抵抗、高Ｂ定数の本発明の特性範囲
。
相関図を示す図である。 １・・・・・・低比抵抗、高Ｂ定数の本発明の特性範囲
。
Claims (1)
- 金属酸化物の焼結混合体からなり、その構成金属元素
として、コバルト６８．０〜９４．５原子％、銅０．４
〜５．５原子％、リチウム２．５〜２２．０原子％、ニ
ッケル０．６〜６．０原子％及びジルコニウム０．５〜
４．０原子％の５種を合計１００原子％含有することを
特徴とするサーミスタ用酸化物半導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144669A JPS63308302A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | サ−ミスタ用酸化物半導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144669A JPS63308302A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | サ−ミスタ用酸化物半導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308302A true JPS63308302A (ja) | 1988-12-15 |
Family
ID=15367479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62144669A Pending JPS63308302A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | サ−ミスタ用酸化物半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63308302A (ja) |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP62144669A patent/JPS63308302A/ja active Pending
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