JP3166787B2 - チタン酸バリウム系半導体磁器組成物 - Google Patents

チタン酸バリウム系半導体磁器組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体磁器組成物に
関し、詳しくは、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バ
リウム(BaTiO)系半導体磁器組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大きな正の抵抗温度特性を有する
チタン酸バリウム(BaTiO)系半導体磁器組成物
が開発されている。このチタン酸バリウム系半導体磁器
組成物は、キュリー温度を越えると抵抗値が急激に増大
して、通過する電流量を減少させることから、回路の過
電流保護用や、テレビ受像機のブラウン管枠の消磁用な
ど種々の用途に広く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のチタン
酸バリウム系半導体磁器組成物は、結晶構造が立方晶系
である温度範囲においては正の抵抗温度特性を有してい
るが、それより低温側の、結晶構造が正方晶系である温
度範囲においては負の抵抗温度特性を有している。した
がって、正方晶系の温度範囲から立方晶系の温度範囲に
かけての全温度範囲にわたって抵抗温度特性を数式化す
ることが極めて困難であり、例えば、チタン酸バリウム
系半導体磁器組成物からなる正特性サーミスタを用いた
回路の設計を理論的に正確かつ効率よく行うことができ
ず、その用途が制約されるという問題点がある。
【0004】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、結晶構造が正方晶系の温度範囲においても正の抵
抗温度特性を有するチタン酸バリウム系半導体磁器組成
物を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のチタン酸バリウム系半導体磁器組成物
は、結晶構造が正方晶系である温度範囲と、結晶構造が
立方晶系である温度範囲の、両方の温度範囲において、
正の抵抗温度特性を有し、一般式: (Ba 1-v-w Sr v Me w )TiO 3 +yMn+zSiO 2 (但し、MeはY,La,Ceなどの希土類元素、N
b、Bi、Sb、W、Th及びTaからなる群から選ば
れる少なくとも1種)で表され、 v,w,zがそれぞれ、 0.01 ≦v≦0.4 0.0003≦w≦0.0029 0.001 ≦z≦0.04 の範囲にあり、かつ、wに対するyの比が 0.6 ≦ y/w ≦ 4 の範囲にある ことを特徴とする。
【0006】
【0007】
【実施例】以下に、この発明の実施例を比較例とともに
示して発明の特徴をさらに詳細に説明する。
【0008】(実施例1) 一般式: (Ba0.88−WSr0.12Me)TiO+0.
001Mn+0.02SiOで表されるチタン酸バリウム系
半導体磁器組成物を製造し、その抵抗温度特性を調べ
た。
【0009】ここで、MeはLa、Ce、Pr、Nd、
Sm、Cd、Ho、Dy、Y、Erの少なくとも1種で
ある。
【0010】上記のチタン酸バリウム系半導体磁器組成
物を製造するにあたっては、まず、原料のBaCO3、
SrCO、La、Ce、Pr、N
、Sm、Cd、HoO、Dy
、Y、Er、TiO、MnCO、S
iOを、表1の組成になるように所定の割合で配合す
る。
【0011】次いで、この配合原料をポットミルで5時
間湿式混合し、脱水、乾燥した後1150℃で2時間仮
焼する。それから、得られた仮焼原料を粉砕し、バイン
ダである酢酸ビニルと混合し、造粒後、乾式プレスで長
辺12mm、短辺7mm、厚さ4mmの角板に成型して試料を
作成した。そして、この試料を空気雰囲気中において1
300〜1370℃の温度条件下に焼成して半導体磁器
(チタン酸バリウム系半導体磁器)を得た。
【0012】それから、得られた半導体磁器の両面にI
n−Ga合金を塗布して電極を形成し、常温における比
抵抗(ρ)、抵抗温度係数を測定した。その結果を表1
に示す。
【0013】
【表1】
【0014】なお、表1の抵抗温度係数は、以下に説明
する方法により求めた。
【0015】図1は、この発明の実施例にかかるチタン
酸バリウム系半導体磁器(組成物)の抵抗温度特性の一
例を示す線図である。このような特性を有するチタン酸
バリウム系半導体磁器において、図1のa領域(結晶構
造が正方晶系の温度範囲)の抵抗温度係数をA(%/
℃)、b領域(結晶構造が立方晶系の温度範囲)の抵抗
温度係数をB(%/℃)とし、このA,Bを、次の式 A,B={(2.303ラlogR/R)/(T
)}×100 (%/℃) (但し、T<T) T:a領域内の任意の温度 T:b領域内の任意の温度 R:Tにおける抵抗値 R:Tにおける抵抗値 により求めた。
【0016】ここで、A,Bの値が、 A,B>0のとき、抵抗温度特性が正特性 A,B=0のとき、抵抗温度特性がフラットな特性 A,B<0のとき、抵抗温度特性が負特性 であることを示す。
【0017】なお、表1において、試料番号に*を付し
たものは、請求項2に記載の組成範囲外の比較例であ
り、その他は請求項2の記載の組成範囲内の実施例であ
る。
【0018】表1に示すように、この発明の実施例にか
かるチタン酸バリウム系半導体磁器では、Meの全種類
についてA>0となっており、結晶構造が正方晶系の温
度範囲において、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バ
リウム系半導体磁器が得られていることがわかる。ま
た、請求項2において、Meの添加量wの範囲をw<
0.0029に限定したのは、試料番号5,11のよう
に、添加量wが0.0029の場合、正方晶系の温度範
囲において、その抵抗温度特性がフラットになるMeが
あるからである。
【0019】(実施例2) 一般式: (Ba0.88−wSr0.12Me)TiO+y
Mn+0.02SiO で表されるチタン酸バリウム系半導体磁器組成物を、上
記実施例1の場合と同様の条件で製造し、MeとMnの
含有比率などの影響を調べた。
【0020】表2に、この実施例の半導体磁器について
調べたMe、Mnの含有比率、常温における比抵抗
(ρ)、抵抗温度係数の関係を示す。
【0021】
【表2】
【0022】なお、表2において、試料番号に*を付し
たものは、この発明の範囲外の組成の比較例であり、そ
の他はこの発明の範囲内の組成の実施例である。表2に
示すように、この発明の範囲外の比較例では、A≦0
もしくは試料番号13のようにA>0であってもAが0
付近なっており、抵抗温度特性がほぼフラットまたは
負特性であるのに対して、この発明の実施例にかかるチ
タン酸バリウム系半導体磁器においては、表2に示すよ
うなMeとMnの含有比率においてA>0となってお
り、結晶構造が正方晶系の温度範囲において正の抵抗温
度特性を有していることがわかる。
【0023】また、Sr、SiOの含有量に関して
は、本願発明の範囲内で適宜含有率を調節することによ
り、抵抗温度特性をある程度制御することが可能であ
る。なお、図2は、Srの含有比率を変化させキュリー
点をシフトさせた2種類のチタン酸バリウム系半導体磁
器の抵抗温度特性を示しており、いずれも、結晶構造が
正方晶系の温度範囲で正の抵抗温度特性を有しているこ
とがわかる。
【0024】
【発明の効果】上述のように、この発明のチタン酸バリ
ウム系半導体磁器組成物は、結晶構造が正方晶系である
温度範囲において正の抵抗温度特性を持たせるととも
、結晶構造が立方晶系である温度範囲において正の
抵抗温度特性を持たせるようにしているので、正方晶系
の温度範囲から立方晶系の温度範囲にかけての全温度範
囲にわたって抵抗温度特性を容易かつ正確に数式化する
ことが可能になり、正特性サーミスタなどを用いた回路
の設計を理論的に、正確かつ効率よく行うことができ
る。
【0025】また、一般式: (Ba1−V−WSrMeW)TiO +yMn+z
SiO で表されるような組成になるように各成分を配合するこ
とにより、結晶構造が正方晶系である温度範囲において
も正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリウム系半導体
磁器組成物を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例のチタン酸バリウム系半導体
磁器組成物の抵抗温度特性を示す線図である。
【図2】この発明の他の実施例のチタン酸バリウム系半
導体磁器組成物の抵抗温度特性を示す線図である。
【符号の説明】
a 結晶構造が正方晶系の温度範囲 b 結晶構造が立方晶系の温度範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−38091(JP,A) 特開 平4−329601(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶構造が正方晶系である温度範囲と、
    結晶構造が立方晶系である温度範囲の、両方の温度範囲
    において、正の抵抗温度特性を有し、 一般式: (Ba 1-v-w Sr v Me w )TiO 3 +yMn+zSiO 2 (但し、MeはY,La,Ceなどの希土類元素、N
    b、Bi、Sb、W、Th及びTaからなる群から選ば
    れる少なくとも1種)で表され、 v,w,zがそれぞれ、 0.01 ≦v≦0.4 0.0003≦w≦0.0029 0.001 ≦z≦0.04 の範囲にあり、かつ、wに対するyの比が 0.6 ≦ y/w ≦ 4 の範囲にある ことを特徴とするチタン酸バリウム系半導
    体磁器組成物。
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