بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش وریستورهایی در سامانهی ZnO-Bi2O3-Sb2O3-Co2O3-MnO2-Cr2O3 از پودر اکسید روی نانومتری تهیه شده به روش مکانوشیمیایی، ساخته شد. مخلوط پودری بدست آمده به شکل استوانههایی با قطر 15 میلیمتر و ضخامت حدود 1 میلیمتر، بهطور هممحور پرس شد. سپس قرصهای فشرده شده در دماهای گوناگون - 1100-1050-1000°C - تفجوشی و با چسب نقره الکترودگذاری شدند. منحنی مشخصهی میدان الکتریکی- چگالی جریان هریک از نمونهها در دمای اتاق بهدست آمد و ضریب ناخطی و میدان شکست آنها محاسبه شد. دمای تفجوشی برای دستیابی به بیشینه مقدار ضریب ناخطی بهینه شد. مطالعات فازی نمونهها با دستگاه پراشسنج پرتو ایکس - XRD - انجام شد. نتیجههای بدستآمده نشان داد هردوی ضریب ناخطی و ولتاژ شکست به دمای تفجوشی بستگی دارد و بیشینه مقدار ضریب ناخطی برابر با 40 برای نمونهی تفجوشی شده در دمای 1050°C بدست آمد. همچنین دیده شد که بهرهمندی از پودر نانومتری اکسید روی بهعنوان مادهی اولیه، بهینه مقدار دمای تفجوشی را 150°C در مقایسه با پودر میکرومتری کاهش میدهد.
مقدمه
وریستورها، مقاومتهای وابسته به ولتاژ هستند که برای نگهداری خطوط فشار قوی برق در برابر آذرخش و مدارهای الکتریکی در برابر هجوم ولتاژهای ناخواستهی بالا هستند. [1] ویژگی ولتاژ- جریان یک وریستور با رابطهی تجربی توصیف می شود که در آن J چگالی جریان، E میدان الکتریکی اعمالی و - d - log E - d - log J - ضریب - ناخطی و K ثابت تناسب است.[2] معلوم شده است که اندازه دانه و شمار مرزدانه ها پارامترهای موثری در وریستورهای سرامیکی هستند. بدین ترتیب انتظار داریم که کوچکتر شدن اندازهی ذرات به ولتاژ شکست بالاتری به ازای ضخامت یکسان بینجامد .[1]
از سوی دیگر بهرهمندی از پودر نانومتری اکسید روی باعث میشود که همهی ترکیبهای افزوده شده، در نمونه یکنواختتر پراکنده شوند و بدین ترتیب افزون بر بهبود ویژگیهای الکتریکی مانند ولتاژ شکست و ضریب ناخطی ، باعث کاهش چشمگیر دمای تفجوشی وریستور میشود .[ 3 ] هدف ما از انجام این پژوهش، بررسی تأثیر دمای تفجوشی بر رفتار الکتریکی وریستورچند مولفهای ساخته شده از اکسید روی نانومتری است.
روش تجربی
در این پژوهش، پس از تهیه نانوذرات اکسید روی باروش مکانوشیمیایی و پخت پس از آن تهیه شد [4]، فازیابی نمونه با پراش سنج پرتو ایکس با لامپ مسی - - Cu K ' 1.5406 Å انجام شد و اندازهی میانگین بلورکها با به کارگیری فرمول شرر[5] به دست آمد. برای بررسی رفتار الکتریکی وریستور ZnO، نمونه- های آزمایشگاهی با ترکیب شیمیایی مطابق جدول - 1 - تهیه شد. در ابتدا مواد اولیه توسط آسیاب سیارهای مخلوط و سپس در دمای650 œC به مدت 2 ساعت برشته وسپس دوباره آسیاب شد. از پودر آسیاب شده قرصهایی به قطر mm 15 با دستگاه پرس تک محوره تهیه شد. سپس قرصهای ساخته شده در دماهای 1000 œCو1050و1100 به مدت 1 ساعت در اتمسفر هوا تفجوشی وسپس همراه با کوره خنک شدند. برای اندازهگیری ویژگیهای الکتریکی وریستور، قرص تفجوشی شده با چسب نقره الکترودگذاری شد. ضریب ناخطی بر اساس رابطه - 1 - تعیین گردید.
بحث وبررسی نتیجهها
شکل - 1 - الگوی پراش پرتو ایکس پودر نانومتری اکسید روی تهیه شده به روش مکانوشیمیایی را نشان میدهد. که در آن همهی قلههای الگوی پراش با قلههای کارت استاندارد اکسید روی - PDF: 36 -1451 - همخوانی دارد. اندازهی میانگین بلورکهای اکسید روی از فرمول شرر محاسبه و برابر با 14 2 nm به دست آمد. همانگونه که دیده میشود متوسط اندازهی دانهها با افزایش دمای تفجوشی, افزایش مییابد. همچنین در نمونهی تفجوشی شده در 1000 œC - الف - بطور واضح لایه جداکننده دانه ها شکل نگرفته است. در حالیکه در دمای - 1050œCب - دانه ها بزرگتر شده و لایه های جداکننده احاطه شده اند و با افزایش بیشتر دمای تفجوشی تا - 1100 œCج - ضمن بزرگتر شدن دانه ها، لایه جداکننده دانه ها دیگر وجود ندارد. معلوم شده ZnOوBi2O3 به ترتیب در1975 œC و 860 ذوب میشوند و شعاع یونی Zn2+ و Bi3+ ، به
