ساخت وريستور با اكسيد روي نانومتري و بررسي تاثير دماي تف جوشي بر رفتار الكتريكي آن

Fabrication of nanocrystalline ZnO-based varistors and investigation of sintering temperature effect on their electrical behavior

در اين پژوهش وريستورهايي در سامانه ي ZnO-Bi2O3 -Sb2O3 -Co2O3 -MnO2 -Cr2O3 از پودر اكسيد روي نانومتري تهيه شده به روش مكانوشيميايي، ساخته شد. مخلوط پودري بدست آمده به شكل استوانه هايي با قطر 15 ميلي متر و ضخامت حدود 1 ميلي متر، به طور هم محور پرس شد . سپس قرص هاي فشرده شده در دماهاي گوناگون (1000-1050-1100 °C) تف جوشي و با چسب نقره الكترود گذاري شدند. منحني مشخصه ي ميدان الكتريكي - چگالي جريان هريك از نمونه ها در دماي اتاق به دست آمد و ضريب ناخطي و ميدان شكست آنها محاسبه شد. دماي تف جوشي براي دست يابي به بيشينه مقدار ضريب ناخطي بهينه شد. مطالعات فازي نمونه ها با دستگاه پراش سنج پرتو ايكس (XRD) انجام شد. نتيجه هاي بدست آمده نشان داد هر دوي ضريب ناخطي و ولتاژ شكست به دماي تف جوشي بستگي دارد و بيشينه مقدار ضريب ناخطي برابر با 40 براي نمونه ي تفت جوشي شده در دماي 1050°C بدست آمد. همچنين ديده شد كه بهره مندي از پودر نانو متري اكسيد روي به عنوان ماده اوليه، بهينه مقدار دماي تف جوشي را 150°C در مقايسه با پودر ميكرومتري كاهش مي دهد.

In this work, varistors in the system ZnO-Bi2O3 -Sb2O3 -Co2O3 -MnO2 -Cr2O3 were fabricated from ZnO nanocrystallines prepared by mechanochemical process. The mixed powders were then pressed uniaxially in the form of cylinders with 11 mm in diameter and about 1 mm in thickness. The compacted disks were sintered at temperatures 1111 , 1111 and 1111 °C and then electrodes were applied, using silver paste. Room temperature E-J curves of the samples were obtained and their nonlinear coefficients and breakdown voltages were calculated. Sintering temperature was optimized to obtain the maximum value of nonlinear coefficient. Phase and structural studies were carried out by x-ray diffractometery (XRD) and scanning electron microscope respectively. The results show that nonlinear coefficient (α) and breakdown voltage depend on the sintering temperature. A maximum nonlinear coefficient of 01 was obtained for the sample sintered at 1111 °C. It was also found that, using nanocrystalline ZnO as starting material, lowers the optimum sintering temperature by 111 °C in comparison with microcrystalline.