[发明专利]电压非线性电阻器陶瓷组成物和电压非线性电阻器元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用来保护半导体元件和电子电路免受冲击或噪音的电压非线性电阻器陶瓷组成物和采用了这种电压非线性电阻器陶瓷组成物的电压非线性电阻器元件。

背景技术

近些年来，由半导体元件和LSI等构成的电子电路高性能化，在各种用途、环境中使用。另一方面，这些半导体元件和电子电路由低电压驱动的情形较多，施加过大的电压时，会发生破坏。特别是，由于闪电等而产生的异常的冲击电压和噪音、静电等，这个电压施加在半导体元件等上时，会发生破坏。这样的问题使用在各种环境下的便携设备中特别显著。

为了应对这样的状况，多数情形下与半导体元件等并联连接地设置保护用元件。在给上述半导体元件等施加通常的电压的情形下，该保护用元件的电阻大，电流主要流过上述半导体元件等，该半导体元件正常运行。另一方面，在施加过大的电压的情形下，该保护用元件的电阻减小。因此，电流主要流过该保护元件，抑制了在该半导体元件中流过过大的电流。从而抑制了由于在该半导体元件中流过过大的电流而破坏。

这样的保护用元件的电流～电压特性需要具有非线性的特性。即，具有电阻随电压变化，例如在某一个电压以上其电阻值急速减小的特性。作为具有这样的特性的元件已知有稳压二极管和非线性电阻(varistor)(电压非线性电阻器元件)。非线性电阻与稳压二极管相比，由于运行中无极性，耐冲击性能高，容易小型化，所以特别优选使用。

使用由各种材料(电压非线性电阻器陶瓷元件)构成的电阻作为非线性电阻，但是由于由以ZnO(氧化锌)为主成分的烧结体构成的电阻的价格和非线性，所以特别优选使用这种电阻(例如专利文献1、专利文献2)。在图6中示出了非线性电阻的电流～电压(对数)特性的一个例子。在比击穿区域大的电压下电阻显著减小，电流变大。其中，把电流变为1mA的电压(V1mA)叫做非线性电阻电压，在该电压以上流过较大的电流。非线性电阻电压比半导体元件正常运行的电压(例如3V左右)高，并且适当地设定为与该电压的差不大的电压。

在这样的电压非线性电阻器陶瓷组成物中，以ZnO为主成分，在其中添加Pr(稀土类元素)、Co、Al(IIIb族元素)、K(Ia组元素)、Cr、Ca、Si等作为使其具有导电性和电流-电压特性的非线性等的杂质。通过控制它们的浓度，实现非线性电阻寿命的改善(专利文献1)和非线性电阻制造偏差的降低(专利文献2)。

这样的非线性电阻例如在与半导体元件并联连接的状态下组装在设备(电路)中使用。此时，除了非线性电阻的电阻以外，例如其电容特性对该电路的特性也有影响。不过，在设备的温度变化大的情形下，其电容特性的变化也大。因此组装了该非线性电阻的电路设计变得困难。

[专利文献1]特许第3493384号

[专利文献2]特开2002-246207号

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而实现的，其目的是提供一种解决上述问题的发明。

本发明为了解决上述问题，具有下面揭示的结构。

根据本发明第一观点的电压非线性电阻器陶瓷组成物，其特征在于，以氧化锌为主成分，并包含：0.05～5原子％的Pr、0.1～20原子％的Co、0.01～5原子％的Ca和0.0001～0.0008原子％的Na。

根据本发明第二观点的电压非线性电阻器陶瓷组成物，其特征在于，以氧化锌为主成分，并包含：0.05～5原子％的Pr、0.1～20原子％的Co、0.01～5原子％的Ca、0.0001～0.0008原子％的Na、0.001～1原子％的K、0.001～0.5原子％的Al、0.01～1原子％的Cr和0.001～0.5原子％的Si。

本发明的电压非线性电阻器元件的特征在于，具有上述电压非线性电阻器陶瓷组成物。

本发明的电压非线性电阻器元件的特征在于，优选具有上述电压非线性电阻器陶瓷组成物的烧结体、和与该烧结体连接的多个电极。

本发明的电压非线性电阻器元件的特征在于，优选具有交替层叠了由所述电压非线性电阻器陶瓷组成物构成的电阻器元件层和内部电极的层叠结构，在所述层叠结构的侧面端部上形成一对外部电极，夹着所述电阻器元件层相对置的所述内部电极分别与一对外部电极中的任何一个连接。

因为本发明具有如上的结构，所以能够得到温度变化时电容特性的变化较小的电压非线性电阻器元件。

附图说明

图1是示出本发明实施方式的电压非线性电阻器元件的结构的剖面图。

图2是示出本发明实施例的电压非线性电阻器元件的电容随Na浓度的变化率的图。