JPS586288B2 - 電圧非直線抵抗素子の製造方法 - Google Patents
電圧非直線抵抗素子の製造方法Info
- Publication number
- JPS586288B2 JPS586288B2 JP54060682A JP6068279A JPS586288B2 JP S586288 B2 JPS586288 B2 JP S586288B2 JP 54060682 A JP54060682 A JP 54060682A JP 6068279 A JP6068279 A JP 6068279A JP S586288 B2 JPS586288 B2 JP S586288B2
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- Japan
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- manufacturing
- oxide
- resistance element
- voltage nonlinear
- nonlinear resistance
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸化亜鉛を主成分とする焼結体において出発原
料として金属亜鉛を含有する電圧非直線抵抗素子の製造
方法に関する。
料として金属亜鉛を含有する電圧非直線抵抗素子の製造
方法に関する。
近年、IC、トランジスタ、サイリスタなどの半導体素
子および半導体回路とその応用の急速な発展にともない
、計測、制御通信機器および電力機器における半導体素
子および半導体回路の使用が普及しこれら機器の小型化
、高性能化が急速に進展している。
子および半導体回路とその応用の急速な発展にともない
、計測、制御通信機器および電力機器における半導体素
子および半導体回路の使用が普及しこれら機器の小型化
、高性能化が急速に進展している。
しかし他方ではこのような進歩にともないこれらの機器
やその部品の耐電圧、耐サージおよび耐ノイズ性能は十
分とはいえない。
やその部品の耐電圧、耐サージおよび耐ノイズ性能は十
分とはいえない。
このためこれらの機器や部品を異常なサージやノイズか
ら保護すること、あるいは回路電圧を安定化することが
きわめて重要な課題になってきている。
ら保護すること、あるいは回路電圧を安定化することが
きわめて重要な課題になってきている。
これらの課題のために電圧非直線性がきわめて大きく放
電耐量の大きい寿命特性のすぐれたしかも安価な電圧非
直線抵抗素子の開発が要求されてきている。
電耐量の大きい寿命特性のすぐれたしかも安価な電圧非
直線抵抗素子の開発が要求されてきている。
従来これらの目的のためにSiCバリスタやSiバリス
タなどの電圧非直線抵抗素子やツエナーダイオードなど
が用いられてきた。
タなどの電圧非直線抵抗素子やツエナーダイオードなど
が用いられてきた。
また最近では酸化亜鉛を主成分としこれに添加物を加え
たバリスタが開発されている。
たバリスタが開発されている。
バリスタの電流電圧特性は一般につぎの関係
I = ( V/C )α
で表示される。
ここで■はバリスタに印加されている電圧であり、■は
バリスタを流れる電流である。
バリスタを流れる電流である。
またCは与えられた電流を流したときの電圧に対応する
定数である。
定数である。
α=1はオームの法則にしたがう普通の抵抗体でありα
が大きいほど非直線性が優れているといえる。
が大きいほど非直線性が優れているといえる。
ここではバリスタ特性をCとαで表わすかわりに1mA
における立上り電圧V1 mAとびで表わすこととする
。
における立上り電圧V1 mAとびで表わすこととする
。
従来用いられているSiCバリスタはSiC粒子を磁器
結合剤で焼き固めたもので、その非直線性はSiC粒子
相互の接触抵抗の電圧依存性に起因している。
結合剤で焼き固めたもので、その非直線性はSiC粒子
相互の接触抵抗の電圧依存性に起因している。
したがってバリスタを流れる電流方向の厚みを変えるこ
とによってC値を制御することができる。
とによってC値を制御することができる。
しかし非直線指数αは3から7と比較的小さい。
しかも非酸化性雰囲気中で焼成する必要がある。
他方Siバリスタはその非直線性がSiのP−n接合に
起因したものであるため広範囲にわたってC値を制御す
ることが不可能である。
起因したものであるため広範囲にわたってC値を制御す
ることが不可能である。
ツエナーダイオードも同様にSiのP−n接合を利用し
ているために電圧非直線性はきわめて大きいが高電圧用
の素子を作ることが難かしく、また放電耐量が小さくサ
ージに弱いという欠点がある。
ているために電圧非直線性はきわめて大きいが高電圧用
の素子を作ることが難かしく、また放電耐量が小さくサ
ージに弱いという欠点がある。
また酸化亜鉛を主成分とするセラミックバリスタとして
酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アン
チモンなどを含むものが最近開発されている。
酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アン
チモンなどを含むものが最近開発されている。
これはその非直線性が焼結体自身に起因しており非直線
性が非常に大きいという長所をもっている。
性が非常に大きいという長所をもっている。
しかしながら衝撃大電流を印加したときのV1mAの正
方向の変化率と負方向の変化率の差が大きく、とくに負
方向の変化率が大きく信頼性に問題がある。
方向の変化率と負方向の変化率の差が大きく、とくに負
方向の変化率が大きく信頼性に問題がある。
この他酸化ビスマスを含まないで酸化ニッケルと酸化バ
リウム等を含むものや希土類元素および酸化コバルトを
含むものなども開発されているが電圧非直線性は酸化ビ
スマスを含むものと比較してあまり大きくなく、シかも
寿命特性も必ずしも十分ではなかった。
リウム等を含むものや希土類元素および酸化コバルトを
含むものなども開発されているが電圧非直線性は酸化ビ
スマスを含むものと比較してあまり大きくなく、シかも
寿命特性も必ずしも十分ではなかった。
本発明の目的は従来の電圧非直線抵抗素子における上記
の欠点を解決せんとするもので、電圧非直線性が焼結体
自体に依存しα値が50以上の高い値をもち、かつ衝撃
大電流を印加した場合のV1mAの正方向の変化率と負
方向の変化率が3%以下ときわめて小さい極性特性をも
つ電圧非直線抵抗素子の製造方法を提供せんとするもの
である。
の欠点を解決せんとするもので、電圧非直線性が焼結体
自体に依存しα値が50以上の高い値をもち、かつ衝撃
大電流を印加した場合のV1mAの正方向の変化率と負
方向の変化率が3%以下ときわめて小さい極性特性をも
つ電圧非直線抵抗素子の製造方法を提供せんとするもの
である。
以下本発明の詳細を一実施例にもとづき説明する。
実施例
酸化亜鉛に酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化マンガン
および金属亜鉛をそれぞれ0.001〜10モル%の範
囲で添加し、これを十分に混合して20mmφ×1mm
tの寸法の円板型に成型し1000℃以上の空気中高温
で焼成した。
および金属亜鉛をそれぞれ0.001〜10モル%の範
囲で添加し、これを十分に混合して20mmφ×1mm
tの寸法の円板型に成型し1000℃以上の空気中高温
で焼成した。
焼成した試料の両面に電極をつけ特性を測定したところ
第1表に示すような結果が得られた。
第1表に示すような結果が得られた。
すなわち第1表は焼結体の厚みを固定して電極の種類を
変えた場合の特性を調べたものであるが、この表から明
らかなように、電極の種類と無関係に素子の厚みによっ
て特性が変わる焼結体自体が非直線性をもつ素子である
ことがわかる。
変えた場合の特性を調べたものであるが、この表から明
らかなように、電極の種類と無関係に素子の厚みによっ
て特性が変わる焼結体自体が非直線性をもつ素子である
ことがわかる。
つぎに第1図面に焼成温度と添加量を変えたときのV1
mAに対応するα値の変化を示す。
mAに対応するα値の変化を示す。
試料の焼成温度と組成添加量は第2表に示すとおりであ
る。
る。
曲線1は本発明の実施例でもつとも大きなα値を示す。
曲線2は比較例で前記試料において金属亜鉛を出発原料
として使用しない場合の特性を示す。
として使用しない場合の特性を示す。
曲線3は参考例で酸化ビスマスを含まないで酸化亜鉛に
酸化ニッケルおよび酸化バリウム等を添加したものであ
る。
酸化ニッケルおよび酸化バリウム等を添加したものであ
る。
これからわかるように酸化ビスマスを含み金属亜鉛を出
発原料として含有するバリスタは大きいα値がV1mA
の広い範囲にわたり得られる。
発原料として含有するバリスタは大きいα値がV1mA
の広い範囲にわたり得られる。
このことは電圧非直線抵抗素子としての重要な特性であ
る大電流制限電圧を低くできるという特徴を示している
。
る大電流制限電圧を低くできるという特徴を示している
。
つぎに第3表に極性特性の比較を示す。すなわち第3表
は衝撃大電流特性、直流負荷特性、温湿度サイクル特性
をV1mAの正方向の変化率と負方向の変化率で表わし
たもので、従来のこの種の電圧非直線抵抗素子のそれと
比較した。
は衝撃大電流特性、直流負荷特性、温湿度サイクル特性
をV1mAの正方向の変化率と負方向の変化率で表わし
たもので、従来のこの種の電圧非直線抵抗素子のそれと
比較した。
第3表において使用した素子はいずれも同一の形状寸法
にあわせたV1mA=200Vの素子の場合に関して示
した例である。
にあわせたV1mA=200Vの素子の場合に関して示
した例である。
従来のZnOバリスタのデータは本発明の実施例の組成
から金属亜鉛を出発原料として含有しないものである。
から金属亜鉛を出発原料として含有しないものである。
第3表の値から本発明の製造方法により得られたバリス
タの値は従来バリスタの値に比して一段と優れているこ
とがわかる。
タの値は従来バリスタの値に比して一段と優れているこ
とがわかる。
衝撃電流特性は500Aのサージ電流を10000回印
加した場合のVl mA値の正方向、負方向の変化率を
みたもので、バリスタの主要な用途である吸収素子とし
ての安定性を調べたものである。
加した場合のVl mA値の正方向、負方向の変化率を
みたもので、バリスタの主要な用途である吸収素子とし
ての安定性を調べたものである。
直流負荷特性は85℃中で2Wの負荷を連続500時間
印加後のV1mAの変化率を調べたものである。
印加後のV1mAの変化率を調べたものである。
従来のバリスタは高温度の場合の劣化が大きいことがわ
かる。
かる。
温湿度サイクル特性は−40℃から85℃95%RHの
雰囲気中で2Wの負荷を100サイクル行った後の変化
率を調べたものである。
雰囲気中で2Wの負荷を100サイクル行った後の変化
率を調べたものである。
また図面に参考例(曲線3)として示した酸化亜鉛に酸
化ニッケルおよび酸化バリウムを添加したものの非直線
指数は図示したように高々35程度であるが、極性特性
はαの正方向の変化率と負方向の変化率の差の絶対値が
4〜5%である。
化ニッケルおよび酸化バリウムを添加したものの非直線
指数は図示したように高々35程度であるが、極性特性
はαの正方向の変化率と負方向の変化率の差の絶対値が
4〜5%である。
本発明の製造方法により得られた電圧非直線抵抗素子は
非直線性が優れているうえ、さらに極性特性がきわめて
小さい。
非直線性が優れているうえ、さらに極性特性がきわめて
小さい。
このことは対称形の電圧電流特性を維持する意味で非常
に重要であるとともにこれらの寿命特性、安定性は素子
として高い信頼性を保証するものである。
に重要であるとともにこれらの寿命特性、安定性は素子
として高い信頼性を保証するものである。
このことは実用上からみて特に重要である。
なお添加物のビスマスやコバルト、マンガン等は前記実
施例では酸化物を用いたが空気中高温で酸化物になるも
のであればよく必ずしも酸化物に限らないことはいうま
でもない。
施例では酸化物を用いたが空気中高温で酸化物になるも
のであればよく必ずしも酸化物に限らないことはいうま
でもない。
焼成温度の最適点は添加物の添加量に応じて若干異なる
が1000℃以下の温度では焼結が不十分となり第2表
に示した安定性の特徴を発揮することは難かしい。
が1000℃以下の温度では焼結が不十分となり第2表
に示した安定性の特徴を発揮することは難かしい。
焼成温度の上限は焼結過度一すなわち焼結体が変形した
り膨張したりする現象一がみられない温度によってきめ
られる。
り膨張したりする現象一がみられない温度によってきめ
られる。
本発明者の実験結果から金属亜鉛のもつとも有効な添加
量は第2図に示す衝撃電流特性から明らかなように0.
001〜10モル%の範囲である。
量は第2図に示す衝撃電流特性から明らかなように0.
001〜10モル%の範囲である。
0.001モル%未満または10モル%を越える範囲で
は負方向のVl mA変化率がマイナスとなり従来と同
程度の安定性しかもたない。
は負方向のVl mA変化率がマイナスとなり従来と同
程度の安定性しかもたない。
本発明において上記添加物以外にさらに他の添加物をあ
らかじめ酸化亜鉛に添加しておくかあるいは焼結体中に
拡散させるかまたはこれらの方法を適宜組み合わせて実
施してもよい。
らかじめ酸化亜鉛に添加しておくかあるいは焼結体中に
拡散させるかまたはこれらの方法を適宜組み合わせて実
施してもよい。
以上詳述したように本発明によれば酸化亜鉛を主成分と
し焼結体自体が電圧非直線抵抗素子の製造方法において
金属亜鉛を出発原料として含有することによってきわめ
て大きい非直線性を有し、しかも極性特性が非常に良好
でかつ製造方法がきわめて簡便であり安定した特性を有
する電圧非直線抵抗素子を提供することができる。
し焼結体自体が電圧非直線抵抗素子の製造方法において
金属亜鉛を出発原料として含有することによってきわめ
て大きい非直線性を有し、しかも極性特性が非常に良好
でかつ製造方法がきわめて簡便であり安定した特性を有
する電圧非直線抵抗素子を提供することができる。
第1図は本発明の実施例と従来の参考例とのV1mAに
対応するα値の変化の比較を示す曲線図、第2図は衝撃
電流特性を示す曲線図である。
対応するα値の変化の比較を示す曲線図、第2図は衝撃
電流特性を示す曲線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 酸化亜鉛を主成分とし焼結体自体が電圧非直線特性
を有する電圧非直線抵抗素子の製造方法において、金属
亜鉛を出発原料として含有することを特徴とする電圧非
直線抵抗素子の製造方法。 2 金属亜鉛の含有率が0.001〜10モル%である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電圧非直
線抵抗素子の製造方法。 3 焼結体が酸化亜鉛および金属亜鉛に少なくとも酸化
ビスマスを加えたものからなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項または第2項記載の電圧非直線抵抗素子
の製造方法。 4 焼結体が酸化亜鉛、金属亜鉛に酸化コバルト酸化マ
ンガンなどの金属酸化物の一種または二種以上を少量添
加したものからなることを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第3項のいずれかに記載の電圧非直線抵抗素
子の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54060682A JPS586288B2 (ja) | 1979-05-16 | 1979-05-16 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
US06/147,525 US4265844A (en) | 1979-05-16 | 1980-05-07 | Method of manufacturing a voltage-nonlinear resistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54060682A JPS586288B2 (ja) | 1979-05-16 | 1979-05-16 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55151304A JPS55151304A (en) | 1980-11-25 |
JPS586288B2 true JPS586288B2 (ja) | 1983-02-03 |
Family
ID=13149317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54060682A Expired JPS586288B2 (ja) | 1979-05-16 | 1979-05-16 | 電圧非直線抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS586288B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109867519B (zh) * | 2019-04-25 | 2022-04-15 | 重庆大学 | 一种高电位梯度ZnO压敏陶瓷及其制备方法 |
-
1979
- 1979-05-16 JP JP54060682A patent/JPS586288B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55151304A (en) | 1980-11-25 |
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