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JPH0648642B2 - 電圧非直線磁器組成物とその製造方法 - Google Patents
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JPH0648642B2 - 電圧非直線磁器組成物とその製造方法 - Google Patents

電圧非直線磁器組成物とその製造方法

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JPH0648642B2
JPH0648642B2 JP2076770A JP7677090A JPH0648642B2 JP H0648642 B2 JPH0648642 B2 JP H0648642B2 JP 2076770 A JP2076770 A JP 2076770A JP 7677090 A JP7677090 A JP 7677090A JP H0648642 B2 JPH0648642 B2 JP H0648642B2
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semiconductor
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典之 神津
勝 増山
文男 石田
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電圧非直線磁器組成物{非直線的な電圧−電流
特性を有し、電圧非直線抵抗体(バリスタ)の素体を形
成する磁器組成物}、特に酸化亜鉛を主成分とする電圧
非直線磁器組成物に関するものである。
[従来の技術] 酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線磁器組成物として
は、ZnO粉末に、例えばBi,Sb等の各種金属酸化
物粉末を添加して混合し、これらを例えばディスク形状
に成形した後、酸化性雰囲気中において1200℃程度
の温度で焼結したものが知られている。
この例の電圧非直線磁器組成物では、焼結によって、電
圧非直線磁器組成物中にZnOからなる半導体粒子と、
この半導体粒子の粒界に形成されたBi等の金属
酸化物の粒界相と、ZnSb等からなるスピネ
ル相とが形成される。
電圧非直線磁器組成物の非直線的な電圧−電流特性は、
このZnOからなる半導体粒子とBi等の金属酸
化物の粒界相との界面によって生ずるものである。
ところで、電圧非直線磁器組成物の非直線的な電圧−電
流特性は、バリスタ電圧Vと非直線係数αで評価され
る。
ここで、バリスタ電圧Vは、電気抵抗が急激に減少する
ようになる電圧であり、非直線係数αは電圧非直線磁器
組成物中を流れる電流Iの電圧V対する変化を次式で近
似したときに得られる数値である。
I=KVα (但し、Iは電圧非直線磁器組成物中を流れる電流、V
は印加電圧、Kは定数) そして、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線磁器組成物
は、非直線係数αが50程度と大きいので、異常高電圧
(サージ)に対する応答性の点で特に優れている。
また、この酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線磁器組成
物は、原料のZnOが安いので、安く製造することがで
きるものである。
[発明が解決しようとする課題] しかし、この酸化亜鉛を主成分とする従来の電圧非直線
磁器組成物は、バリスタ電圧Vが200V程度と高いの
で、各種小型モータのような低電圧を使用する電気機器
から発生するノイズ除去用としては使用できなかった。
本発明は、コストの安いZnO系の材料を使用して、バ
リスタ電圧の低い電圧非直線磁器組成物を得ることを目
的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る電圧非直線磁器組成物は、酸化亜鉛を主成
分とし、副成分として少なくとも1種以上の金属酸化物
を含有する組成物を焼成してなる焼結体であって、この
焼結体は、還元されて半導体の状態にある半導体部と、
この半導体部の上に所定の厚さで層状に被覆形成された
酸化層とからなる。
ここで、副成分としては、Bi,Sb,Mn,Co,N
i,Cr,Mg,AlおよびSiから選択された1種ま
たは種以上の金属の酸化物を挙げることができる。
この電圧非直線磁器組成物は、酸化亜鉛を主成分とし、
副成分として少なくとも1種以上の金属酸化物を含有す
る上記組成物を所定形状に成型した後、還元性雰囲気中
において加熱して半導体化させ、次に酸化性雰囲気中に
おいて加熱して表面を酸化させることにより製造するこ
とができる。
ここで、還元性雰囲気中における加熱温度としては、1
100〜1300℃の範囲が好ましい。加熱温度が11
00℃未満では焼結が不充分になり、1300℃を越え
るとBiのような低融点の含成分が抜け、特性に
悪影響を及ぼすが、1100〜1300℃の範囲ではこ
のようなことがないからである。
また、酸化性雰囲気中における加熱温度としては600
〜750℃の範囲が好ましい。加熱温度が600℃未満
ではバリスタ電圧Vが低くなり過ぎたり、非直線係数α
が小さくなり過ぎ、また750℃を越えるとバリスタ電
圧Vが高くなり過ぎるが、600〜750℃の範囲では
バリスタ電圧Vや非直線係数αが適当な値になるからで
ある。
また、この電圧非直線磁器組成物は、酸化亜鉛を主成分
とし、副成分として少なくとも1種以上の金属酸化物を
含有する上記組成物を所定形状に成型した後、酸化性雰
囲気中において加熱して酸化させ、次に還元性雰囲気中
において加熱して還元させ、次に酸化性雰囲気中におい
て加熱して表面を再酸化させることによっても製造する
ことができる。
ここで、先の酸化性雰囲気中における加熱温度として
は、1100〜1300℃の範囲が好ましい。加熱温度
が1100℃未満では焼結が不充分になり、1300℃
を越えるとBiのような低融点の副成分が抜け、
特性に悪影響を及ぼすが、1100〜1300℃の範囲
ではこのようなことがないからである。
また、還元性雰囲気中における加熱温度としては700
〜1100℃の範囲が好ましい。加熱温度が700℃未
満では還元が不充分で、完全にバリスタ特性を除くこと
ができず、1100℃を越えると粒子成長が進み初期の
特性が悪くなるが、700〜1100℃の範囲ではこの
ようなことがないからである。
更に、後の酸化性雰囲気中における加熱温度としては6
00〜750℃の範囲が好ましい。加熱温度が600℃
未満ではバリスタ電圧Vが低くなり過ぎたり、非直線係
数αが小さくなり過ぎ、また750℃を越えるとバリス
タ電圧Vが高くなり過ぎるが、600〜750℃の範囲
ではバリスタ電圧Vや非直線係数αが適当な値になるか
らである。
[実施例] 実験1 ZnO粉末にBi,Sb,Mn,Co,Ni,Cr,M
g,AlまたはSiから選択された元素の酸化物を、第
1表の試料No3,15,27に示す割合で添加し、これ
らを充分に混合した後、720℃で2時間仮焼した。
次に、この仮焼して得られたものを充分に粉砕し、この
粉砕したものを金型で成型して、外径12.25mm、
内径7.75mmのリング状の成形体を複数個製造し
た。
次に、このリング状の成形体をH2.0%+N98
%の還元性雰囲気中において、1150℃で2時間焼成
し、その後、空気中において650℃で酸化焼成した。
次に、この酸化焼成したものに銀電極を各々焼き付けて
バリスタを形成し、25℃におけるバリスタ電圧V10mA
と、非直線係数αを求めた。
結果は第1表に示す通りとなった。
実験2 次に、添加成分を第1表の試料No37,38,39に示
すようにしたこと、および成形体を酸化性雰囲気中にお
いて加熱温度1150℃で1回だけ加熱して酸化焼成し
たこと以外は実験1と同様にして従来例としてのバリス
タを形成し、25℃におけるバリスタ電圧V10mAと、非
直線係数αを求めた。
結果は第1表に示す通りとなった。
実験1によれば、バリスタ電圧V10mAは5〜35Vとな
った。これは実験2の結果、すなわち従来例と比較して
大巾に低下していることがわかる。
実験1のバリスタ電圧V10mAが、実験2のバリスタ電圧
10mAよりも大幅に低くなったのは、実験2で得られた
電圧非直線磁器組成物がBL構造になっているのに対し
て、実験1で得られた電圧非直線磁器組成物が表面再酸
化型の構造になっているためと考えられる。
実験3 次に、第2表の試料No1〜6,13〜18,25〜30
に示す組成の成形体を空気中において550〜800℃
の範囲で酸化焼成した以外は実験1と同様にして、25
℃におけるバリスタ電圧V10mAと、非直線係数αを求め
た。
結果は第2表に示す通りとなった。
実験3の結果から、空気中における酸化焼成において、
加熱温度が550℃では、バリスタ電圧V10mAが0.1
〜0.5V程度、非直線係数αも1程度となって、満足
できる電気的特性のものは得られなかった。
また、空気中における酸化焼成において、加熱温度が8
00℃では、バリスタ電圧V10mAが300V付近と高く
なり過ぎ、満足できる電気的特性のものは得られなかっ
た。
従って、空気中における酸化焼成において、加熱温度は
600〜750℃の範囲が好ましい。
実験4 第3表の試料No7〜12,19〜24,31〜36に示
す組成の成形体を先に酸化性雰囲気中において1150
℃で加熱して酸化焼成した以外は実験1と同様にして電
圧非直線磁器組成物を形成し、この電圧非直線磁器組成
物の25℃におけるバリスタ電圧と非直線係数αを求め
た。
結果は第3表に示す通りとなった。
上記の結果は、実験1および実験3とほぼ同等になって
おり、成形体を還元焼成させる前にあらかじめ酸化させ
ておいても同様の結果が得られることがわかる。
[発明の効果] 本発明によれば、コストの安い酸化亜鉛系の材料を使用
して、バリスタ電圧の低い電圧非直線磁器組成物を得る
ことができるという効果がある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化亜鉛を主成分とし、副成分として少な
    くとも1種以上の金属酸化物を含有する組成物を焼成し
    てなる焼結体であって、この焼結体は、還元されて半導
    体の状態にある半導体部と、この半導体部の上に所定の
    厚さで被覆形成された酸化層とからなる電圧非直線磁器
    組成物。
  2. 【請求項2】酸化亜鉛を主成分とし、副成分として少な
    くとも1種以上の金属酸化物を含有する組成物を、還元
    性雰囲気中において加熱して半導体化させ、次に酸化性
    雰囲気中において加熱して表面を酸化させることを特徴
    とする電圧非直線磁器組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】酸化亜鉛を主成分とし、副成分として少な
    くとも1種以上の金属酸化物を含有する組成物を、酸化
    性雰囲気中において加熱して酸化させ、次に、還元性雰
    囲気中において加熱して半導体化させ、次に酸化性雰囲
    気中において加熱して表面を再酸化させることを特徴と
    する電圧非直線磁器組成物の製造方法。
JP2076770A 1990-03-28 1990-03-28 電圧非直線磁器組成物とその製造方法 Expired - Fee Related JPH0648642B2 (ja)

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