| 研究概要 |
PTC(Positive temperature Coefficient)素子は,携帯電話やノートパソコン,ビデオカメラに代表される小型電子機器の二次電池の保護素子として用いられている。現在,使用されているPTC素子は,限流後の過電圧に対しての耐電圧向上,材料の最適組成条件,電極材料や形状の選定など多くの課題がある。本研究では,課題解明の前段階として,PTC素子の基礎的知見を得るために,ポリマー系,チタン酸バリウム系,セラミック系PTC素子を主な試料として,抵抗-温度特性,限流時の電圧・電流波形を測定する自動計測システムの構築を行い,得られた結果より各PTC素子の限流メカニズムの検討を行った。その結果,ポリマー系では70℃付近より,またセラミック系ではある温度より抵抗が急激に増加するが,一方,チタン酸バリウム系では常温から緩やかに抵抗が増加し最高到達抵抗値を示した後に負の温度係数領域に入ることがわかった。また,各PTC素子に対して,外部加熱後の部分放電特性について検討した。その結果,ポリマー系,チタン酸バリウム系では,内部部分放電が発生する以前に素子のエッジ部にて絶縁破壊が生じた。抵抗ジャンプ後の復帰抵抗について検討した。その結果,チタバリ系ではほぼ初期抵抗値と変わらないが,セラミック系では初期抵抗値の1.5倍,ポリマー系では5倍となり,これらの要因としてマトリックス材料のクラック発生および組成変化を示唆した。これらのジャンプ後の復帰抵抗値の増加が発生しないPTC素子構造を検討するため,液体をマトリックスとし金属導電性微粒子より構成する新しい原理(金属粒子の誘電泳動による)のPTC限流素子を提案し,実験により素子のオフ状態からオン状態への推移を実験的に検証した。
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