بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، وریستورهاي تهیه شده از اکسید روي نانومتري، با درصدهاي مولی گوناگون اکسید بیسموت - 1/5-1- 0/5 mol% - به روش متداول سرامیکی ساخته شد. نمونهها در دماهاي گوناگون - 1100-1050-1000°C - تفجوشی و سپس الکترودگذاري شدند. منحنی مشخصهي E-J هریک از نمونهها بهدست آمد. دیده شد که ضریب ناخطی و ولتاژ شکست به ترکیب مواد در ساخت نمونه و دماي تفجوشی آن بستگی دارد، بهگونهاي که بیشینه مقدار ضریب ناخطی براي نمونهي داراي 1/5 درصد مولی Bi2O3 وتفجوشی شده در دماي1100 °C به دست آمد.
مقدمه
وریستورها، مقاومتهاي وابسته به ولتاژ هستند. مقاومت ویژه- ي وریستورهاي ZnO زیر ولتاژ شکست بسیار زیاد - بیشتر از - 108 Ω.m و بالاي ولتاژ شکست بسیار کم - کمتر از چند صدم - Ω.m است. از این رو وریستورها وسایل سودمندي براي نگهداري خطوط فشار قوي برق در برابر آذرخش و مدارهاي الکتریکی در برابر هجوم ولتاژهاي ناخواستهي بالا هستند1]و.[2 ویژگی محافظت کنندگی وریستورها ناشی از رابطهي ناخطی شدید بین ولتاژ و شدت جریان آنها در بازهي بزرگی از شدت جریان است که این امرکاملاً به ویژگی مرزدانههاي وریستور وابسته است. رابطهي بین ولتاژ و جریان در وریستورها به صورت زیر بیان میشود: بالاتر بودن هر چه بیشتر ضریب ناخطی، نشان دهندهي کیفیت برتر و کارایی بیشتر وریستور است.[3] وریستورهاي ZnO ، قطعات بسبلورینی هستنداي که از آرایه از دانههاي ZnO رسانا همراه با دو فاز ثانویهي عمده تشکیل شده- اند: یکی از این فازها، فازي غنی از Bi است که دانههاي ZnO را در بر میگیرد وموجب شکلگیري سدهاي پتانسیل در برابر هدایت الکتریکی در پیوندگاههاي ZnO میشود وفاز دیگر، فازاسپینلی Zn7 Sb2O12 است که بهطور عمده در مرزدانهها و نقاط سهگانه قرار دارد.[4 ]
ولتاژ شکست جسم تفجوشی شده با شمار مرزدانههاي بین دو الکترود و بنابراین با وارون اندازهي دانه نسبت مستقیمبدین دارد. ترتیب انتظار داریم که کوچکتر شدن اندازهي ذرات به ولتاژ شکست بالاتري به ازاي ضخامت یکسان بینجامد .[1] از سوي دیگر بهرهمندي از پودر نانومتري اکسید روي باعث میشود که همهي ترکیبهاي افزوده شده، در نمونه یکنواختتر پراکنده شوند و بدین ترتیب افزون بر بهبود ویژگیهاي الکتریکی مانند ولتاژ شکست و ضریب ناخطی α، باعث کاهش چشمگیر دماي تفجوشی وریستور میشود 5]و.[6 تا بهحال کارهاي زیادي روي درك سازوکار رسانش در سامانههاي دو مولفهاي Bi2O3 -ZnO انجام شده است.. هدف ما از انجام این پژوهش، بررسی تأثیر درصد افزودنی اکسید بیسموت بر رفتار الکتریکی وریستورچند مولفهاي ساخته شده از اکسید
روي نانومتري است.
روش تجربی:
در این پژوهش، ابتدا نانوذرات اکسید روي با روش مکانوشیمیایی و پخت پس از آن تهیه شد .[7] فازیابی نمونه با پراش سنج پرتو ایکس با لامپ مسی - - Cu Kα, λ=1 .5406 Å انجام شد و اندازهي میانگین بلوركها با به کارگیري فرمول شرر[8] به دست آمد. براي بررسی رفتار الکتریکی وریستور ZnO، نمونههاي آزمایشگاهی با ترکیب شیمیایی مطابقتهیهجدول - 1 - شد. سپس دوغاب حاصل در گرمکن خلا در دماي150 °C خشک شد. پودر به دست آمده در دماي 650 °C به مدت 2 ساعت برشته وسپس دوباره آسیاب شد. از پودر آسیاب شده قرصهایی به قطر 15 mm و ضخامتی پیرامون 1 mm با دستگاه پرس تک محوره با فشار 300 MPa تهیه شد. پس از آن، قرصهاي ساخته شده با غلظت اکسید بیسموت گوناگون در دماهاي 1000 °Cو1050و1100 به مدت 1 ساعت در اتمسفر هوا تفجوشی وسپس همراه با کوره خنک شدند.
براي اندازهگیري ویژگیهاي الکتریکی جوشیوریستور، قرص تف شده الکترودگذاري شد. الکترودهاي مسی با خمیر نقره به نمونه متصل و براي ایجاد اتصال قوي میان پوشش نقره و سطح نمونه و
اطمینان از تبخیر مواد آلی موجود در چسب، به نمونه در دماي 300 °C به مدت 30 دقیقه گرما داده شد. براي رسم نمودار E-J نمونهها با یک منبع تغذیهي ولتاژ بالالتاژهاي،جریان در و گوناگون، اندازهگیري شد. همچنین ضریباساسناخطی α بر رابطه - 1 - - یا با محاسبهي عکس شیب نمودار LogV-LogI در ناحیهي شکست - تعیین گردید.
بحث وبررسی نتیجهها
شکل - 1 - الگوي پراش پرتو ایکس پودر نانومتري اکسید روي تهیه شده به روش مکانوشیمیایی را نشان میدهد. همانگونه که دیده میشود همهي قلههاي الگوي پراش با قلههاي کارت استاندارد اکسید روي - PDF: 36 -1451 - همخوانی دارد. اندازهي
