DOI: 10.15330/pcss.17.1.81-87

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

Електричні параметри варисторної кераміки на основі SnO₂ з домішками оксидів CaO і BaO

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара, пр. Гагаріна, 72, Дніпропетровськ, 49010, Україна, e-mail: alexei_gaponov@ukr.net

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 β , нормалізованого коефіцієнта нелінійності βE 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  β;і βE = 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  ρg. Отримане значення ρg= 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.
Ключові слова: варистор, SnO₂, кераміка, межа зерен, CaO, BaO,  електропровідність, питомий опір, розмір зерен.

Література

[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.P. 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, Phys. Chem. 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, Phys. Chem. 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).