JP3855611B2 - 半導体セラミック及び正特性サーミスタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体セラミック及び正特性サーミスタ、特にカラーテレビの消磁用、モータスタータ用、過電流保護用等の高フラッシュ耐圧を必要とし、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミック及び正特性サーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーテレビの消磁用等として、特開平６−２１５９０５号公報には、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる半導体セラミックが開示されている。
【０００３】
また、特開２０００−１４３３３８号公報には、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤として酸化サマリウムを含有してなる半導体セラミックであって、その半導体セラミックの平均結晶粒径が７〜１２μｍであるものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの前記半導体セラミックも、高フラッシュ耐圧に劣り、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験において十分な結果が得られず、また、室温比抵抗値のバラツキが大きく生じていた。従って、カラーテレビの消磁用、モータスタータ用、過電流保護用等の高フラッシュ耐圧を必要とし、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックが得られなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験に優れ、また、室温比抵抗値バラツキの小さい半導体セラミック及び正特性サーミスタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体セラミックは、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる半導体セラミックであって、主成分中に、該主成分１００ｍｏｌに対して、Ｅｒ元素を含む化合物をＥｒ元素に換算して０．１０ｍｏｌを超え０．３３ｍｏｌ以下と、Ｍｎ元素を含む化合物をＭｎ元素に換算して０．０１ｍｏｌ以上０．０３ｍｏｌ以下と、Ｓｉ元素を含む化合物をＳｉ元素に換算して１．０ｍｏｌ以上５．０ｍｏｌ以下と、を添加成分として含み、半導体セラミックの平均結晶粒子径が５μｍを超え１４μｍ以下であることを特徴とする。
【０００７】
以上の構成からなるセラミック半導体は、高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験に優れ、また、抵抗値のバラツキが小さくなる。
【０００９】
さらに、本発明に係る正特性サーミスタは、前述の半導体セラミックからなる素体とその表裏面に設けた電極とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る半導体セラミック及び正特性サーミスタの実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る半導体セラミックを用いて作製した正特性サーミスタ１を示す。この正特性サーミスタ１は半導体セラミック素体３の表裏面に電極５を設けたものである。素体３を構成する半導体セラミックは、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる。電極５はＮｉ−Ａｇからなる。
【００１２】
以下、正特性サーミスタの製造方法と半導体セラミックの特性について説明する。
【００１３】
まず、主成分として、ＢａＣＯ3，ＴｉＯ2，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3，ＣａＣＯ3と、半導体化剤としてＥｒ2Ｏ3と、その他の添加物としてＭｎＣＯ3（抵抗温度係数改良剤）、ＳｉＯ2（焼結助剤）をそれぞれ用意し、これらを表１に示す割合で調合して湿式混合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を脱水、乾燥後、１２００℃で仮焼した後、バインダ混合し造粒粒子を得た。この造粒粒子を、厚さ２ｍｍ、直径φ１４ｍｍの円板状に一軸プレス成形し、大気中１３９０℃で焼成を行い、半導体セラミック素体３を得た。
【００１４】
【表１】
【００１５】
得られた半導体セラミック素体３の表面について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で写真を撮り、セクション法より平均結晶粒子径を求めた。
【００１６】
次に、図１に示すように、半導体セラミック素体３の両主面上に、Ｎｉ−Ａｇ電極５を設けて、正特性サーミスタ１とした。Ｎｉ−Ａｇ電極５は、オーミック電極層としてＮｉ層を形成した後、さらにＮｉ層の上に最外電極層としてＡｇ層を形成した。
【００１７】
得られた、正特性サーミスタ１の室温比抵抗（ρ２５）、フラッシュ耐圧の測定、及び、雰囲気温度−１０℃で１４０ＶのＯＮ−ＯＦＦ印加試験を１０００サイクル測定した。以上の測定結果を平均結晶粒子径とともに表１に示す。なお、表１中の半導体化剤及び添加物の添加量（ｍｏｌ％）は主成分に対してのものである。また、表１中の＊印は本発明の範囲外を示す。
【００１８】
表１に示すように、半導体セラミックの平均結晶粒子径が５μｍを超え１４μｍ以下と、半導体化剤Ｅｒの含有量が０．１０ｍｏｌ％を超え０．３３ｍｏｌ％以下と、添加物としてＭｎの含有量が０．０１ｍｏｌ％以上０．０３ｍｏｌ％以下と、Ｓｉの含有量が１．０ｍｏｌ％以上５．０ｍｏｌ％以下の範囲にあるものは、いずれも高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験に優れている。
【００１９】
また、半導体化剤の種類をＥｒ2Ｏ3の他に、Ｙ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3を用いて、上記と同様の手順で半導体セラミックを作製し、評価を行った。表２に、その半導体セラミックの半導体化剤の組成と評価の結果を示す。なお、Ｅｒ2Ｏ3は表１の試料Ｎｏ．９と同じ組成物である。また、表２中の＊印は本発明の範囲外を示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】
表２に示すように、フラッシュ耐圧とＯＮ−ＯＦＦ印加試験はそれぞれ良好であった。しかし、半導体化剤にＹ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3を用いた場合の室温比抵抗のバラツキＣＶ％の値はそれぞれ２．０〜３．５であったのに比べて、Ｅｒ2Ｏ3を用いた場合の室温比抵抗のバラツキＣＶ％の値は１．５と小さい。
【００２２】
本発明に係る半導体セラミック及び正特性サーミスタは、前記実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、半導体セラミックからなる素体の形状は円板としたが、これに限定されるものではなく、矩形状でもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体セラミックは、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる半導体セラミックであって、主成分中に、該主成分１００ｍｏｌに対して、Ｅｒ元素を含む化合物をＥｒ元素に換算して０．１０ｍｏｌを超え０．３３ｍｏｌ以下と、Ｍｎ元素を含む化合物をＭｎ元素に換算して０．０１ｍｏｌ以上０．０３ｍｏｌ以下と、Ｓｉ元素を含む化合物をＳｉ元素に換算して１．０ｍｏｌ以上５．０ｍｏｌ以下と、を添加成分として含み、半導体セラミックの平均結晶粒子径が５μｍを超え１４μｍ以下であることから、高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験において優れた効果を得ることができ、抵抗値バラツキＣＶ％を小さくすることができる。
【００２５】
さらに、前述の半導体セラミックを用いることにより、高フラッシュ耐圧等の優れた特性を有する正特性サーミスタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体セラミックを用いた正特性サーミスタの概略斜視図。
【符号の説明】
１…正特性サーミスタ
３…半導体セラミック素体
５…Ｎｉ−Ａｇ電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体セラミック及び正特性サーミスタ、特にカラーテレビの消磁用、モータスタータ用、過電流保護用等の高フラッシュ耐圧を必要とし、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミック及び正特性サーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーテレビの消磁用等として、特開平６−２１５９０５号公報には、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる半導体セラミックが開示されている。
【０００３】
また、特開２０００−１４３３３８号公報には、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム、及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤として酸化サマリウムを含有してなる半導体セラミックであって、その半導体セラミックの平均結晶粒径が７〜１２μｍであるものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの前記半導体セラミックも、高フラッシュ耐圧に劣り、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験において十分な結果が得られず、また、室温比抵抗値のバラツキが大きく生じていた。従って、カラーテレビの消磁用、モータスタータ用、過電流保護用等の高フラッシュ耐圧を必要とし、正の抵抗温度特性を有する半導体セラミックが得られなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験に優れ、また、室温比抵抗値バラツキの小さい半導体セラミック及び正特性サーミスタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体セラミックは、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる半導体セラミックであって、主成分中に、該主成分１００ｍｏｌに対して、Ｅｒ元素を含む化合物をＥｒ元素に換算して０．１０ｍｏｌを超え０．３３ｍｏｌ以下と、Ｍｎ元素を含む化合物をＭｎ元素に換算して０．０１ｍｏｌ以上０．０３ｍｏｌ以下と、Ｓｉ元素を含む化合物をＳｉ元素に換算して１．０ｍｏｌ以上５．０ｍｏｌ以下と、を添加成分として含み、半導体セラミックの平均結晶粒子径が５μｍを超え１４μｍ以下であることを特徴とする。
【０００７】
以上の構成からなるセラミック半導体は、高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験に優れ、また、抵抗値のバラツキが小さくなる。
【０００９】
さらに、本発明に係る正特性サーミスタは、前述の半導体セラミックからなる素体とその表裏面に設けた電極とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る半導体セラミック及び正特性サーミスタの実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る半導体セラミックを用いて作製した正特性サーミスタ１を示す。この正特性サーミスタ１は半導体セラミック素体３の表裏面に電極５を設けたものである。素体３を構成する半導体セラミックは、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる。電極５はＮｉ−Ａｇからなる。
【００１２】
以下、正特性サーミスタの製造方法と半導体セラミックの特性について説明する。
【００１３】
まず、主成分として、ＢａＣＯ3，ＴｉＯ2，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3，ＣａＣＯ3と、半導体化剤としてＥｒ2Ｏ3と、その他の添加物としてＭｎＣＯ3（抵抗温度係数改良剤）、ＳｉＯ2（焼結助剤）をそれぞれ用意し、これらを表１に示す割合で調合して湿式混合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を脱水、乾燥後、１２００℃で仮焼した後、バインダ混合し造粒粒子を得た。この造粒粒子を、厚さ２ｍｍ、直径φ１４ｍｍの円板状に一軸プレス成形し、大気中１３９０℃で焼成を行い、半導体セラミック素体３を得た。
【００１４】
【表１】
得られた半導体セラミック素体３の表面について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で写真を撮り、セクション法より平均結晶粒子径を求めた。
【００１６】
次に、図１に示すように、半導体セラミック素体３の両主面上に、Ｎｉ−Ａｇ電極５を設けて、正特性サーミスタ１とした。Ｎｉ−Ａｇ電極５は、オーミック電極層としてＮｉ層を形成した後、さらにＮｉ層の上に最外電極層としてＡｇ層を形成した。
【００１７】
得られた、正特性サーミスタ１の室温比抵抗（ρ２５）、フラッシュ耐圧の測定、及び、雰囲気温度−１０℃で１４０ＶのＯＮ−ＯＦＦ印加試験を１０００サイクル測定した。以上の測定結果を平均結晶粒子径とともに表１に示す。なお、表１中の半導体化剤及び添加物の添加量（ｍｏｌ％）は主成分に対してのものである。また、表１中の＊印は本発明の範囲外を示す。
【００１８】
表１に示すように、半導体セラミックの平均結晶粒子径が５μｍを超え１４μｍ以下と、半導体化剤Ｅｒの含有量が０．１０ｍｏｌ％を超え０．３３ｍｏｌ％以下と、添加物としてＭｎの含有量が０．０１ｍｏｌ％以上０．０３ｍｏｌ％以下と、Ｓｉの含有量が１．０ｍｏｌ％以上５．０ｍｏｌ％以下の範囲にあるものは、いずれも高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験に優れている。
【００１９】
また、半導体化剤の種類をＥｒ2Ｏ3の他に、Ｙ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3を用いて、上記と同様の手順で半導体セラミックを作製し、評価を行った。表２に、その半導体セラミックの半導体化剤の組成と評価の結果を示す。なお、Ｅｒ2Ｏ3は表１の試料Ｎｏ．９と同じ組成物である。また、表２中の＊印は本発明の範囲外を示す。
【００２０】
【表２】
表２に示すように、フラッシュ耐圧とＯＮ−ＯＦＦ印加試験はそれぞれ良好であった。しかし、半導体化剤にＹ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3を用いた場合の室温比抵抗のバラツキＣＶ％の値はそれぞれ２．０〜３．５であったのに比べて、Ｅｒ2Ｏ3を用いた場合の室温比抵抗のバラツキＣＶ％の値は１．５と小さい。
【００２２】
本発明に係る半導体セラミック及び正特性サーミスタは、前記実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、半導体セラミックからなる素体の形状は円板としたが、これに限定されるものではなく、矩形状でもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体セラミックは、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる半導体セラミックであって、主成分中に、該主成分１００ｍｏｌに対して、Ｅｒ元素を含む化合物をＥｒ元素に換算して０．１０ｍｏｌを超え０．３３ｍｏｌ以下と、Ｍｎ元素を含む化合物をＭｎ元素に換算して０．０１ｍｏｌ以上０．０３ｍｏｌ以下と、Ｓｉ元素を含む化合物をＳｉ元素に換算して１．０ｍｏｌ以上５．０ｍｏｌ以下と、を添加成分として含み、半導体セラミックの平均結晶粒子径が５μｍを超え１４μｍ以下であることから、高フラッシュ耐圧を有し、ＯＮ−ＯＦＦ印加試験において優れた効果を得ることができ、抵抗値バラツキＣＶ％を小さくすることができる。
【００２５】
さらに、前述の半導体セラミックを用いることにより、高フラッシュ耐圧等の優れた特性を有する正特性サーミスタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体セラミックを用いた正特性サーミスタの概略斜視図。
【符号の説明】
１…正特性サーミスタ
３…半導体セラミック素体
５…Ｎｉ−Ａｇ電極
Claims (2)
- チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛及びチタン酸カルシウムからなる主成分中に、半導体化剤としてエルビウムを含有してなる半導体セラミックであって、
前記主成分中に、該主成分１００ｍｏｌに対して、
Ｅｒ元素を含む化合物をＥｒ元素に換算して０．１０ｍｏｌを超え０．３３ｍｏｌ以下と、
Ｍｎ元素を含む化合物をＭｎ元素に換算して０．０１ｍｏｌ以上０．０３ｍｏｌ以下と、
Ｓｉ元素を含む化合物をＳｉ元素に換算して１．０ｍｏｌ以上５．０ｍｏｌ以下と、
を添加成分として含み、
前記半導体セラミックの平均結晶粒子径が５μｍを超え１４μｍ以下であること、
を特徴とする半導体セラミック。 - 請求項１記載の半導体セラミックからなる素体とその表裏面に設けた電極とを備えたことを特徴とする正特性サーミスタ。
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| JP2000220693A JP3855611B2 (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 半導体セラミック及び正特性サーミスタ |
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| CNB011227826A CN1171244C (zh) | 2000-07-21 | 2001-07-20 | 半导体陶瓷和正温度系数热敏电阻 |
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Publications (2)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000220693A Expired - Lifetime JP3855611B2 (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 半導体セラミック及び正特性サーミスタ |
Country Status (6)
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Families Citing this family (10)
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