誘電泳動力を用いたゲル・固体ハイブリットPTC限流素子の基礎研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14655109
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 大塚 信也 九州工業大学, 工学部, 助手 (60315158)
• 研究分担者: 趙 孟佑 九州工業大学, 工学部, 助教授 (60243333) ; 匹田 政幸 九州工業大学, 工学部, 教授 (40156568)
• キーワード: 誘電泳動力 / PTC限流素子 / スイッチング / オフ抵抗 / オン抵抗

研究概要

本研究は、マトリックスに液体あるいはゲル状材料を、導電性フィラーには固体導電性粒子を用いるハイブリッドPTC (positive temperature coefficient)限流素子の開発・実用化に向けた先導研究である。即ち、従来の固体マトリックスに代わり液体あるいはゲル状マトリックスと固体導電性粒子によりハイブリッドPTC限流素子を構成し、導電性粒子の蒸発・散開による限流動作ならびに誘電泳動力を用いて導電性粒子を効率よく自動的に電極間に捕集することで通電状態を繰り返し実現しようとする独創的な発想に基づくものである。
本年度は、まず、アルミ蒸着により櫛の歯状あるいは三角対平板形状などの電極ならびにそのギャップ長を変化させて基礎的な特性を検討できる多数の電極系を作成した。それらの電極に直径10〜100μmのアルミあるいは銅製の金属粒子を散開させ、高周波電圧を印加してオフからオン状態へのスイッチング動作特性、特にオン・オフ抵抗の電極形状依存性を詳細に検討した。その結果、原理的に、誘電泳動力が作用する電極形状ではスイッチング動作を実現できることが確認できた。また、そのオン・オフ抵抗特性はマクロ的な電極形状よりも局所的な導電性粒子の捕集特性に強く依存することを明らかにし、実用的なPTC限流素子を実現するためには電極エッジ部の捕集特性(効率)をコントロールすることが効果的であることがわかった。