Electrical Parameters of SnO2 Based Varistor Ceramics  with CaO and BaO Additions

О.В. Гапонов; О.В. Воробйов; А.М. Васильєв

doi:10.15330/pcss.17.1.81-87

Автор(и)

О.В. Гапонов Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара
О.В. Воробйов Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара
А.М. Васильєв Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.17.1.81-87

Ключові слова:

варистор, SnO2, кераміка, межа зерен, CaO, BaO, електропровідність, питомий опір, розмір зерен

Анотація

В дослідженій варисторній кераміці SnO₂-Co₃O₄-Nb₂O₅-Cr₂O₃-CuO додавання оксидів CaO або BaO призводить до зменшення електропровідності в слабкому електричному полі й корельованого збільшення висоти потенціальних бар’єрів на межах зерен SnO₂ (з 0,7 до 1,0 еВ). Координовані зміни електричних параметрів при підвищенні температури випалу з 1520 до 1620 К (збільшення значень лінійної усадки, розміру зерен, електричної провідності, коефіцієнта нелінійності , нормалізованого коефіцієнта нелінійності і діелектричної проникності та зменшення значень класифікаційної напруженості електричного поля, енергії активації електропровідності й питомого опору зерен) підтверджують бар’єрний механізм електропровідності в кераміці на основі SnO₂. Найбільші значення і = 0,02 см·В^-1 має кераміка з домішкою CaO, спечена при 1620 К. За даними імпульсних досліджень в області сильних електричних струмів підвищення температури випалу обумовлює збільшення середнього розміру зерен SnO₂ і зменшення їх питомого опору . Отримане значення = 1,1 Ом·cм для кераміки SnO₂-Co₃O₄-Nb₂O₅-Cr₂O₃-CuO є найменшим серед визначених в оксидно-олов’яній кераміці. Додавання оксидів CaO або BaO збільшує питомий опір зерен і зменшує їх середній розмір.

Посилання

[1] T. K. Gupta, J. Am. Ceram. Soc. 73, 1817 (1990).
[2] D. R. Clarke, J. Am. Ceram. Soc. 82, 485 (1999).
[3] A. B. Glot, A. . Zlobin, Inorg. Mater. 25 (2), 274 (1989).
[4] S. A. Pianaro, P. R. Bueno, E. Longo, J. A. Varela, J. Mater. Sci. Lett. 14, 692 (1995).
[5] P. N. Santosh, H. S. Potdar, S. K. Date, J. Mater. Res. 12, 326 (1997).
[6] W.-X. Wang, J.-F. Wang, H.-C. Chen, W.-B. Su, G.-Z. Zang, Mater. Sci. Eng. B 99, 457 (2003).
[7] A. B. Glot, I. A. Skuratovsky, Mater. Chem. Phys. 99 (2 – 3), 487 (2006).
[8] P. R. Bueno, J. A. Varela, E. Longo, J. Eur. Ceram. Soc. 28 (3), 505 (2008).
[9] A. B. Glot, A. V. Gaponov, A. P. Sandoval-Garcia, Phys. B: Condensed Matter. 405, 705 (2010).
[10] A. V. Gaponov, A. B. Glot, Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics 14 (1), 71 (2011).
[11] A. I. Ivon, A. B. Glot, I. M. Chernenko, Fourth Euro-Ceramics. V. 5, Electroceramics (Gruppo Editoriale Faenza Editrice, Faenza, 1995), p. 475.
[12] A. I. Ivon, A. B. Glot, A. V. Gaponov, S. V. Mazurik, Key Engineering Materials 132-136, 1289 (1997).
[13] A. I. Ivon, Inorg. Mater. 36 (10), 1074 (2000).
[14] M. A. Ramirez, W. Bassi, R. Parra, P. R. Bueno, E. Longo, J. A. Varela, J. Am. Ceram. Soc. 91 (7), 2402 (2008).
[15] M. A. Ramirez, W. Bassi, P. R. Bueno, E. Longo, J. A. Varela, J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 122002 (2008).
[16] Z.-Y. Lu, Z. Chen, J.-Q. Wu, J. Ceram. Soc. Japan 117 (7), 851 (2009).
[17] A. B. Glot, Z. Y. Lu, Z. Y. Zhou, A. I. Ivon, Superficies y Vacio 24(2), 61 (2011).
[18] A. V. Gaponov, A. B. Glot, A. I. Ivon, R. Bulpett, Physics and Chemistry of Solid State 11 (3), 738 (2010), in Ukrainian.
[19] J. A. Varela, J. A. Cerri, E. R. Leite, E. Longo, M. Shamsuzzoha, R. C. Bradt, Ceram. Int. 25, 253 (1999).
[20] M. S. Castro, C. M. Aldao, J. Eur. Ceram. Soc. 18, 2233 (1998).
[21] S. A. Pianaro, P. R. Bueno, P. Olivi, E. Longo, J. A. Varela, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 9, 159 (1998).
[22] C. Wang, J. Wang, H. Chen, W. Su, G. Zang, P. Qi, M. Zhao, Mater. Sci. Eng. B, 116, 54 (2005).
[23] A. B. Glot, A. P. Sandoval-Garcia, A. V. Gaponov, R. Bulpett, B. J. Jones, G. Jimenez-Santana, Adv. in Tech. of Mat. and Mat. Proc. J. 10 (1), 21 (2008).
[24] A. V. Gaponov, A. B. Glot, Vestnik Dnepropetrovsk University 16 (2), 119 (2008), in Russian.
[25] A. V. Gaponov, A. B. Glot, A. V. Kovalenko, Physics and Chemistry of Solid State 10 (4), 939 (2009), in Ukrainian.
[26] A. B. Glot, A. N. Bondarchuk, A. I. Ivon, L. Fuentes, J. A. Aguilar-Martinez, M. I. Pech-Canul, N. Pineda-Aguilar, XIX International Conference on Extractive Metallurgy (Saltillo, Mexico, 2010). P. 572.
[27] M. Batzill, U. Diebold, Prog. Surf. Sci. 79, 47 (2005).