Kształtowanie parametrów cienkich warstw warystorowych Zn-Bi-O

Abstract

Przedstawiona praca dotyczy badań cienkowarstwowych materiałów warystorowych. Praca zawiera zestawienie wyników badań dotyczących wpływu temperatury na kształt charakterystyk prądowo napięciowych warystorów Zn-Bi-O.
Autor: Marcin Mackiewicz

1. WSTĘP

Warystory są rezystorami o silnie nieliniowej charakterystyce prądowo napięciowej. Warystory tlenkowe oparte na ZnO charakteryzują się wysoce nieliniową charakterystyką prądowo napięciową (U-I) analogicznie do dwóch połączonych przeciwsobnie diod , lecz o znacznie większej zdolności absorpcji energii. Przebieg charakterystyki I-V jest funkcją, zarówno składu chemicznego, jak i parametrów obróbki termicznej [1].

W mikrostrukturze ceramiki warystorowej wyróżnić można dwa główne składniki: półprzewodnikowe ziarna ZnO i otaczającą je izolacyjną fazę międzyziarnową bogatą w bizmut. Złącza na granicach pomiędzy ziarnem ZnO a fazą międzyziarnową odpowiedzialne są za powstanie barier potencjału regulujących przepływ prądu przez strukturę [2] Wraz z nieuniknionym postępem nanotechnologii w elektronice istnieje dążenie do miniaturyzacji wymiarów elementów elektronicznych w tym elementów ochrony przeciwprzepięciowej. Warystor, którego sposób wytwarzania oraz wymiary nie są fizyczną przeszkodą w konstruowaniu nanotechnologicznych urządzeń, jest pożądanym produktem[3].

Do podstawowych przykładów zastosowań warystorów należą konstrukcje odgromników do ochrony transformatorów, uzwojeń w silnikach oraz ochrona linii napowietrznych przed falami przepięciowymi powstałymi w skutek wyładowań piorunowych [6]. Napięcie zadziałania Uref jest parametrem decydującym o zakresie napięciowym pracy warystora. Dlatego możemy ze względu na wartość napięcia Uref podzielić warystory na wysoko- i niskonapięciowe. Ze względu na stosowany układ pomiarowy w tej pracy brane są pod uwagę cienkie niskonapięciowe warstwy warystorowe (do napięcia zadziałania do 100V). Istnieją również niekonwencjonalne zastosowania cienkich warstw warystorowych takie jak ochrona układów elektronicznych przed impulsem elektromagnetycznym powstałym na skutek wybuchu jądrowego [6].