チタン酸バリウム半導体系高容量・低電圧型新機能バリスタ材料の開発

钛酸钡半导体基高容量、低电压、新型功能压敏电阻材料的研制

基本信息

批准号：
08555155
负责人：
桑原誠
金额：
$ 8.45万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08555155/
关键词：
チタン酸バリウム半導体バリスタ高容量低電圧型 PTCR 厚膜単一粒界

项目摘要

本研究は、(Ba,Sr)TiO_3系半導体セラミックスを基本組成とするノイズ或いは高周波サージ吸収デバイスとしての高容量、低電圧型バリスタの大気中1段焼成という新規製造法に関するもので、これまでに得られた成果を以下に記す。1.本材料は-60〜+30℃の温度範囲で正の抵抗温度係数(PTCR)を示し、室温で最大抵抗率を示す。PTCR領域での電流-電圧特性の解析から、その非線形指数(バリスタ特性の大きさ)と粒界障壁層高さとの間に線形関係が存在することを見いだした。また、平均粒界の測定から、バリスタ電圧は1粒界当たり約1Vであって、組織の制御により低電圧バリスタの作製が可能であることを示した。2.筆者らが開発した高濃度ゾルゲル法により作製したドナー添加BaTiO_3超微粉体を用い、1μm以下の粒径で100Ωcm程度の室温抵抗率を持つBaTiO_3半導体セラミックスを、大気中、1100℃の焼成により作製することに初めて成功した。これにより、目的とする粒子組織を持つ厚膜PTCRセラミックスの作製が可能であることが実証された。この成果は、現在国際学術誌に論文として投稿中。3.高濃度ゾルゲル法によりドナー添加(Ba,Sr)TiO_3超微粉体を作製した。ドクターブレ-ド法により20〜30μmの膜厚を持つグリーンシートを作製し、1300〜1500℃の焼成で室温で最大抵抗率を示す半導体セラミックス厚膜を得た。この厚膜は粒径数μmの粒子から成り、目的とする組織に近いものが得られたが、非線形指数は2〜3と小さく、その改善のためにさらにドナー及びアクセブタ元素添加量の最適化が不可欠であることが分かった。4.粒界の真の電子物性を解明するために、BaTiO_3半導体単一粒界セラミックス細線の作製を行い、そのPTCR特性を中心とした粒界電子物性の定量的な解析を行った。その結果、PTCR特性の発現機構は従来広く受け入れられてきた、キュリー点以上での誘電率を基本としたものではなく、むしろ自発分極の温度依存性を基本としたモデルで説明できることを明らかにした。

这项研究涉及一种使用（BA，SR）基于TIO_3的半导体陶瓷作为基本组合物，作为噪声或高频率激增吸收器设备的新型制造方法，大气中的高容量，低电压变种，大气中的一阶段钙化方法，以及到目前为止获得的结果。 1。该材料在-60至 +30°C的温度范围内表现出正电阻温度系数（PTCR），并在室温下表现出最大电阻率。从对PTCR区域的电流特性的分析，可以发现其非线性指数（变质特性的大小）与晶界屏障层的高度之间存在线性关系。此外，平均晶界的测量结果表明，晶状体电压约为每个晶界的1V，并且可以通过控制组织来制造低压变速器。 2。我们首次成功生产了Batio_3半导体陶瓷，它是使用由作者开发的高浓度Sol-Gel方法产生的供体添加的batio_3 Ultrafine粉末制成的，并具有1μm或更少的粒径，并且通过在110000 c处燃烧的颗粒电阻约为100Ωcm，约为100ωcm。事实证明，可以使用所需的粒子结构来制造厚实的膜PTCR陶瓷。目前，这项成就已提交给国际学术期刊。 3。通过高浓度溶胶凝胶法制备供体添加的（BA，SR）TiO_3超铁粉。通过医生编织方法制备了厚度为20至30μm的绿板，并且通过在1300至1500°C下发射在室温下表现出最大电阻率的厚的半导体陶瓷膜。该厚膜由粒子组成，粒子由几个粒子的粒子组成，与数量的粒径相似，并且与目标组织相似，但该构成量相似，并发现了2-3，并且在2-3中，它的含量为2-3，它的含量为2-3添加的元素对于此改进至关重要。 4。为了阐明晶界的真实电子特性，我们制造了BATIO_3半导体的单个晶界陶瓷线，并对晶界电子性质进行了定量分析，重点是PTCR性质。结果，揭示了PTCR特性表达的机理不是基于库里点上方的介电常数，而curie点已被广泛接受，而是基于基于自发极化的温度依赖性的模型来解释。