JPH0380324B2 - - Google Patents
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- JPH0380324B2 JPH0380324B2 JP58020655A JP2065583A JPH0380324B2 JP H0380324 B2 JPH0380324 B2 JP H0380324B2 JP 58020655 A JP58020655 A JP 58020655A JP 2065583 A JP2065583 A JP 2065583A JP H0380324 B2 JPH0380324 B2 JP H0380324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- varistor
- mol
- voltage
- noise
- sintered body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は各種電気機器、電子機器において異常
電圧吸収用及びノイズ除去用などに利用される電
圧依存性非直線抵抗体（以下バリスタと呼ぶ）を
作るのに好適な電圧依存性非直線抵抗体磁器組成
物に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来、各種電気機器、電子機器における異常高
電圧（以下サージと呼ぶ）の吸収、雑音の除去、
火花消去などのために電圧依存性非直線抵抗特性
を有するSiCバリスタやZnO系バリスタなどが使
用されていた。このようなバリスタの電圧−電流
特性は近似的に次式のように表わすことができ
る。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 ここで、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固有
の定数であり、αは電圧非直線指数である。 SiCバリスタのαは２〜７程度、ZnO系バリス
タではαが50にもおよぶものがある。このような
バリスタはサージのように比較的高い電圧の吸収
に優れた性能を有しているが、誘電率が低く固有
静電容量が小さいため、バリスタ電圧以下の低い
電圧の吸収（例えばノイズなど）に対してはほと
んど効果を示さず、また誘電損失角（tanδ）も５
〜10％と大きい。 一方、これらのノイズなどの除去には組成や焼
成条件を適当に選択することにより、見かけの誘
電率が５×104〜６×104程度でtanδが１％前後の
半導体磁器コンデンサが利用されている。しか
し、この半導体磁器コンデンサはサージなどによ
りある限度以上の電流が素子に印加されると破壊
したり、コンデンサとしての機能を果たさなくな
つたりする。 上記のような理由で電気機器、電子機器におい
ては、サージ吸収やノイズ除去などの目的のため
には、通常バリスタとコンデンサ及び他の部品
（例えばコイル）とを組み合わせて使用され、例
えばノイズフイルタはこのような構成になつてい
る。 第１図は一般的な従来のノイズフイルタ回路を
示し、第２図はバリスタとコンデンサ及びコイル
を組み合わせて構成された従来のノイズフイルタ
回路を示しており、１はコイル、２はコンデン
サ、３はバリスタである。 しかし、このような第２図に示す構成は機器内
部における部品点数が多くなる上に機器の小形化
動向に相反するという欠点を有していた。 発明の目的 本発明は上記のような従来のサージ吸収、ノイ
ズ除去における欠点を除去し、バリスタとコンデ
ンサの両方の機能を有し、１個の素子でサージ吸
収、ノイズ除去が可能な複合機能を有するバリス
タを作るのに好適な磁器組成物を提供することを
目的としている。 発明の構成 本発明は上述のような目的を達成するために、
SrTiO3と、半導体化促進用金属酸化物として
Dy2O3と、La、Sc、Ｙ、Cs、Auからなる群から
選択された１種類以上の元素を所定量含有する構
成とした電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物を提
案するものである。 実施例の説明 以下に本発明を実施例を上げて具体的に説明す
る。 実施例 １ SrTiO3とDy2O3とLa2O3を下記の第１表に示し
た組成比になるように秤量した後、ボールミルな
どにより湿式で６時間混合し、乾燥させた後、空
気中で1000〜1250℃、１〜５時間仮焼する。その
後、ボールミルなどにより湿式で４時間粉砕し、
乾燥させた後、有機バインダー（例えばポリビニ
ルアルコールなど）を8wt％加え造粒した後、8.0
（mm）φ×1.0（mm）ｔの形状にプレス圧1.0t／cm2で
加圧成型した。この成型体を還元雰囲気（例えば
N2：H2＝10：１）にて1300〜1450℃で１〜６時
間焼成した。こうして得られた焼成体の比抵抗は
0.1〜0.8Ω・cmで、平均粒径は20〜50μmであつ
た。次に、この焼成体を空気中で1000〜1300℃で
0.5〜５時間焼成し、第３図の焼結体４を得た。
さらに、上記焼結体４の両平面をSiCなどの研磨
剤で研磨し、Agなどの導電性金属を用いて電極
５，６を形成した。上記電極５，６の径は5.0
（mm）φとした。 このようにして得られた素子の特性を第１表に
併せて示す。
電圧吸収用及びノイズ除去用などに利用される電
圧依存性非直線抵抗体（以下バリスタと呼ぶ）を
作るのに好適な電圧依存性非直線抵抗体磁器組成
物に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来、各種電気機器、電子機器における異常高
電圧（以下サージと呼ぶ）の吸収、雑音の除去、
火花消去などのために電圧依存性非直線抵抗特性
を有するSiCバリスタやZnO系バリスタなどが使
用されていた。このようなバリスタの電圧−電流
特性は近似的に次式のように表わすことができ
る。 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 ここで、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固有
の定数であり、αは電圧非直線指数である。 SiCバリスタのαは２〜７程度、ZnO系バリス
タではαが50にもおよぶものがある。このような
バリスタはサージのように比較的高い電圧の吸収
に優れた性能を有しているが、誘電率が低く固有
静電容量が小さいため、バリスタ電圧以下の低い
電圧の吸収（例えばノイズなど）に対してはほと
んど効果を示さず、また誘電損失角（tanδ）も５
〜10％と大きい。 一方、これらのノイズなどの除去には組成や焼
成条件を適当に選択することにより、見かけの誘
電率が５×104〜６×104程度でtanδが１％前後の
半導体磁器コンデンサが利用されている。しか
し、この半導体磁器コンデンサはサージなどによ
りある限度以上の電流が素子に印加されると破壊
したり、コンデンサとしての機能を果たさなくな
つたりする。 上記のような理由で電気機器、電子機器におい
ては、サージ吸収やノイズ除去などの目的のため
には、通常バリスタとコンデンサ及び他の部品
（例えばコイル）とを組み合わせて使用され、例
えばノイズフイルタはこのような構成になつてい
る。 第１図は一般的な従来のノイズフイルタ回路を
示し、第２図はバリスタとコンデンサ及びコイル
を組み合わせて構成された従来のノイズフイルタ
回路を示しており、１はコイル、２はコンデン
サ、３はバリスタである。 しかし、このような第２図に示す構成は機器内
部における部品点数が多くなる上に機器の小形化
動向に相反するという欠点を有していた。 発明の目的 本発明は上記のような従来のサージ吸収、ノイ
ズ除去における欠点を除去し、バリスタとコンデ
ンサの両方の機能を有し、１個の素子でサージ吸
収、ノイズ除去が可能な複合機能を有するバリス
タを作るのに好適な磁器組成物を提供することを
目的としている。 発明の構成 本発明は上述のような目的を達成するために、
SrTiO3と、半導体化促進用金属酸化物として
Dy2O3と、La、Sc、Ｙ、Cs、Auからなる群から
選択された１種類以上の元素を所定量含有する構
成とした電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物を提
案するものである。 実施例の説明 以下に本発明を実施例を上げて具体的に説明す
る。 実施例 １ SrTiO3とDy2O3とLa2O3を下記の第１表に示し
た組成比になるように秤量した後、ボールミルな
どにより湿式で６時間混合し、乾燥させた後、空
気中で1000〜1250℃、１〜５時間仮焼する。その
後、ボールミルなどにより湿式で４時間粉砕し、
乾燥させた後、有機バインダー（例えばポリビニ
ルアルコールなど）を8wt％加え造粒した後、8.0
（mm）φ×1.0（mm）ｔの形状にプレス圧1.0t／cm2で
加圧成型した。この成型体を還元雰囲気（例えば
N2：H2＝10：１）にて1300〜1450℃で１〜６時
間焼成した。こうして得られた焼成体の比抵抗は
0.1〜0.8Ω・cmで、平均粒径は20〜50μmであつ
た。次に、この焼成体を空気中で1000〜1300℃で
0.5〜５時間焼成し、第３図の焼結体４を得た。
さらに、上記焼結体４の両平面をSiCなどの研磨
剤で研磨し、Agなどの導電性金属を用いて電極
５，６を形成した。上記電極５，６の径は5.0
（mm）φとした。 このようにして得られた素子の特性を第１表に
併せて示す。
【表】
【表】
＊……比較例
ここで、素子のバリスタとしての特性評価は上
述した電圧−電流特性式 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 （ただし、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固
有の定数、αは非直線指数）におけるαとＣによ
つて行うことが可能である。しかし、Ｃの正確な
測定が困難であるため、本発明においては1mA
のバリスタ電流を流した時の単位厚み当りのバリ
スタ電圧（以下、V1nA／mmと呼ぶ）の値、 α＝１／log（V10nA／V1nA）〔ただし、V10nAは
10mAのバリスタ電流を流した時のバリスタ電
圧、V1nAは1mAのバリスタ電流を流した時のバ
リスタ電圧）の値によりバリスタとしての特性評
価を行つている。また、コンデンサとしての特性
評価は測定周波数1kHzにおける誘電率ε、誘電
損失角tanδで行つている。上記のデータは還元雰
囲気における焼成温度、時間を1400℃、２時間、
空気中での焼成温度、時間を1200℃、３時間で行
つたものである。 第１表に示したようにDy2O3は添加量が0.005
モル％以上になると焼成時にSrTiO3を主体とす
る結晶の格子内に固溶し、原子価制御により焼結
体の比抵抗を1.0Ω・cm前後に下げることができ
るため、空気中で再焼成することによりバリスタ
としての使用が可能である。しかし、Dy2O3が
10.000モル％を越えるともはや固溶しなくなり、
バリスタとしての使用には不適当となる。 La2O3は焼成時にSrTiO3を主体とした結晶の
粒界に偏析し、粒界層の比抵抗を増大させ、焼結
体の非直線性を大きくするのに寄与する。 このような効果が現われるのは、La2O3の添加
量が0.005モル％以上になつた時である。また、
La2O3の添加量が10.000モル％を越えると誘電損
失角tanδが増大し、誘電率εは徐々に減少し、非
直線指数αも減少する。 また、単位厚み当りのバリスタ電圧（V1nA／
mm）はDy2O3が0.005モル％未満の場合、焼結体
の比抵抗が大きいため大きな値になる。さらに、
Dy2O3とLa2O3の添加量の合計が大きくなる程焼
結体の比抵抗が大きくなるため、V1nA／mmは一
般的に大きな値となる。 従つて、バリスタとコンデンサの両方の機能を
同時に満足する範囲は、Dy2O30.005〜10.000モル
％、La2O30.005〜10.000モル％である。 実施例 ２ SrTiO3とDy2O3とY2O3を下記の第２表に示し
た組成比にし、上記実施例１と同様の操作で混
合、成形、焼成を行い、同様の条件で測定をした
結果を第２表に示す。
ここで、素子のバリスタとしての特性評価は上
述した電圧−電流特性式 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 （ただし、Ｉは電流、Ｖは電圧、Ｃはバリスタ固
有の定数、αは非直線指数）におけるαとＣによ
つて行うことが可能である。しかし、Ｃの正確な
測定が困難であるため、本発明においては1mA
のバリスタ電流を流した時の単位厚み当りのバリ
スタ電圧（以下、V1nA／mmと呼ぶ）の値、 α＝１／log（V10nA／V1nA）〔ただし、V10nAは
10mAのバリスタ電流を流した時のバリスタ電
圧、V1nAは1mAのバリスタ電流を流した時のバ
リスタ電圧）の値によりバリスタとしての特性評
価を行つている。また、コンデンサとしての特性
評価は測定周波数1kHzにおける誘電率ε、誘電
損失角tanδで行つている。上記のデータは還元雰
囲気における焼成温度、時間を1400℃、２時間、
空気中での焼成温度、時間を1200℃、３時間で行
つたものである。 第１表に示したようにDy2O3は添加量が0.005
モル％以上になると焼成時にSrTiO3を主体とす
る結晶の格子内に固溶し、原子価制御により焼結
体の比抵抗を1.0Ω・cm前後に下げることができ
るため、空気中で再焼成することによりバリスタ
としての使用が可能である。しかし、Dy2O3が
10.000モル％を越えるともはや固溶しなくなり、
バリスタとしての使用には不適当となる。 La2O3は焼成時にSrTiO3を主体とした結晶の
粒界に偏析し、粒界層の比抵抗を増大させ、焼結
体の非直線性を大きくするのに寄与する。 このような効果が現われるのは、La2O3の添加
量が0.005モル％以上になつた時である。また、
La2O3の添加量が10.000モル％を越えると誘電損
失角tanδが増大し、誘電率εは徐々に減少し、非
直線指数αも減少する。 また、単位厚み当りのバリスタ電圧（V1nA／
mm）はDy2O3が0.005モル％未満の場合、焼結体
の比抵抗が大きいため大きな値になる。さらに、
Dy2O3とLa2O3の添加量の合計が大きくなる程焼
結体の比抵抗が大きくなるため、V1nA／mmは一
般的に大きな値となる。 従つて、バリスタとコンデンサの両方の機能を
同時に満足する範囲は、Dy2O30.005〜10.000モル
％、La2O30.005〜10.000モル％である。 実施例 ２ SrTiO3とDy2O3とY2O3を下記の第２表に示し
た組成比にし、上記実施例１と同様の操作で混
合、成形、焼成を行い、同様の条件で測定をした
結果を第２表に示す。
【表】
【表】
＊……比較例
第２表に示したようにDy2O3は添加量が0.005
〜10.000モル％の範囲で焼結体の比抵抗を下げる
のに寄与し、空気中で再焼成することによりバリ
スタとしての使用が可能である。 Y2O3は焼成時にSrTiO3を主体とする結晶の粒
界に偏析し、粒界層の比抵抗を増大させ、焼結体
の非直線性を大きくするのに寄与する。このよう
な効果が現われるのは、Y2O3の添加量が0.0005
モル％以上になつた時である。また、Y2O3の添
加量が10.000モル％を越えると誘電損失角tanδが
増大し、誘電率εは徐々に減少し、非直線指数α
も減少する。 また、単位厚み当りのバリスタ電圧（V1nA／
mm）は、Dy2O3が0.005モル％未満の場合は焼結
体の比抵抗が大きいため大きな値になる。さら
に、Dy2O3とY2O3の添加量の合計が大きくなる
程焼結体の比抵抗が大きくなるため、V1nA／mm
は一般的に大きな値となる。 従つて、バリスタとコンデンサの両方の機能を
同時に満足する範囲は、Dy2O30.005〜10.000モル
％、Y2O30.005〜10.000モル％である。 なお、実施例１，２ではLa2O3、Y2O3につい
てのみそれぞれ単独で用いる場合について説明し
たが、これらに代えてSc、Cs、Auの酸化物をそ
れぞれ単独で上記所定量の範囲で用いても同様の
効果が得られることを確認した。また、これら
La、Ｙ、Sc、Cs、Auの酸化物を２種類以上、合
計での添加量が上記所定量の範囲になるようにし
て用いても同様の効果が得られることを確認し
た。 上記の素子を使用して第４図に示すような回路
を作り、第５図に示すようなノイズ入力Ａに対し
て出力状況を調べた結果、第５図の出力状況曲線
Ｂに示すようにノイズをおさえることができた。
第５図で７は本発明の素子、８はコイルである。 なお、第１図に示す従来のフイルタ回路の出力
状況は第５図の出力状況曲線Ｃの通りであり、十
分にノイズを除去していない。また、第２図に示
すバリスタを含む従来のフイルタ回路では、本発
明による素子を用いた第４図の回路に類似した効
果が得られるが、バリスタを別個に必要とするだ
け部品点数が多くなる。 発明の効果 以上述べたように本発明による磁器組成物を利
用した素子は従来にない複合機能を有し、バリス
タとコンデンサの２つの役割を同時に果たすこと
が可能であり、従来のノイズフイルタ回路を簡略
化し、小形、高性能、低コスト化に寄与するもの
であり、各種電気機器、電子機器のサージ吸収、
ノイズ除去へと応用を広げることができ、その実
用上の価値は極めて大きい。
第２表に示したようにDy2O3は添加量が0.005
〜10.000モル％の範囲で焼結体の比抵抗を下げる
のに寄与し、空気中で再焼成することによりバリ
スタとしての使用が可能である。 Y2O3は焼成時にSrTiO3を主体とする結晶の粒
界に偏析し、粒界層の比抵抗を増大させ、焼結体
の非直線性を大きくするのに寄与する。このよう
な効果が現われるのは、Y2O3の添加量が0.0005
モル％以上になつた時である。また、Y2O3の添
加量が10.000モル％を越えると誘電損失角tanδが
増大し、誘電率εは徐々に減少し、非直線指数α
も減少する。 また、単位厚み当りのバリスタ電圧（V1nA／
mm）は、Dy2O3が0.005モル％未満の場合は焼結
体の比抵抗が大きいため大きな値になる。さら
に、Dy2O3とY2O3の添加量の合計が大きくなる
程焼結体の比抵抗が大きくなるため、V1nA／mm
は一般的に大きな値となる。 従つて、バリスタとコンデンサの両方の機能を
同時に満足する範囲は、Dy2O30.005〜10.000モル
％、Y2O30.005〜10.000モル％である。 なお、実施例１，２ではLa2O3、Y2O3につい
てのみそれぞれ単独で用いる場合について説明し
たが、これらに代えてSc、Cs、Auの酸化物をそ
れぞれ単独で上記所定量の範囲で用いても同様の
効果が得られることを確認した。また、これら
La、Ｙ、Sc、Cs、Auの酸化物を２種類以上、合
計での添加量が上記所定量の範囲になるようにし
て用いても同様の効果が得られることを確認し
た。 上記の素子を使用して第４図に示すような回路
を作り、第５図に示すようなノイズ入力Ａに対し
て出力状況を調べた結果、第５図の出力状況曲線
Ｂに示すようにノイズをおさえることができた。
第５図で７は本発明の素子、８はコイルである。 なお、第１図に示す従来のフイルタ回路の出力
状況は第５図の出力状況曲線Ｃの通りであり、十
分にノイズを除去していない。また、第２図に示
すバリスタを含む従来のフイルタ回路では、本発
明による素子を用いた第４図の回路に類似した効
果が得られるが、バリスタを別個に必要とするだ
け部品点数が多くなる。 発明の効果 以上述べたように本発明による磁器組成物を利
用した素子は従来にない複合機能を有し、バリス
タとコンデンサの２つの役割を同時に果たすこと
が可能であり、従来のノイズフイルタ回路を簡略
化し、小形、高性能、低コスト化に寄与するもの
であり、各種電気機器、電子機器のサージ吸収、
ノイズ除去へと応用を広げることができ、その実
用上の価値は極めて大きい。
第１図、第２図はそれぞれ従来におけるノイズ
フイルタ回路を示す回路図、第３図は本発明によ
る磁器組成物を用いた素子の断面図、第４図は第
３図の素子を用いたノイズフイルタ回路を示す回
路図、第５図は本発明と従来のノイズフイルタ回
路による入力ノイズと出力ノイズの状況を示す特
性図である。
フイルタ回路を示す回路図、第３図は本発明によ
る磁器組成物を用いた素子の断面図、第４図は第
３図の素子を用いたノイズフイルタ回路を示す回
路図、第５図は本発明と従来のノイズフイルタ回
路による入力ノイズと出力ノイズの状況を示す特
性図である。
Claims (1)
- １ SrTiO3を80.000〜99.990モル％、半導体化促
進用金属酸化物としてのDy2O3を0.005〜10.000モ
ル％、La、Sc、Ｙ、Cs、Auからなる群から選択
された少なくとも１種類以上の元素を酸化物の形
にして0.005〜10.000モル％含有することを特徴
とする電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020655A JPS59147408A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 |
| EP84900746A EP0137044B1 (en) | 1983-02-10 | 1984-02-09 | Composition of porcelain for voltage-dependent, non-linear resistor |
| PCT/JP1984/000035 WO1984003171A1 (en) | 1983-02-10 | 1984-02-09 | Composition of porcelain for voltage-dependent, non-linear resistor |
| DE8484900746T DE3484332D1 (de) | 1983-02-10 | 1984-02-09 | Porzellanzusammensetzung fuer spannungsabhaengigen nichtlinearen resistor. |
| US07/268,618 US4897219A (en) | 1983-02-10 | 1988-11-07 | Voltage-dependent non-linear resistance ceramic composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020655A JPS59147408A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59147408A JPS59147408A (ja) | 1984-08-23 |
| JPH0380324B2 true JPH0380324B2 (ja) | 1991-12-24 |
Family
ID=12033226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020655A Granted JPS59147408A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 電圧依存性非直線抵抗体磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59147408A (ja) |
-
1983
- 1983-02-10 JP JP58020655A patent/JPS59147408A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59147408A (ja) | 1984-08-23 |
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