Способ изготовления оксидно-цинковых варисторов Советский патент 1992 года по МПК H01C7/10 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления варисторов на основе оксида цинка с добавками оксидов других металлов, и может найти применение в электротехнике и радиоэлектронике для защиты аппаратуры от перенапряжений, стабилизации напряжения и других целей.

Цель изобретения - снижение тока утечки и увеличение коэффициента нелинейности.

В таблице приведены примеры выполнения предлагаемого способа изготовления оксидно-цинковых варисторов.

Ток утечки определяется при постоянной напряженности электрического поля, равной 130 В/см. Коэффициент нелинейности вольт-амперной характеристики (ВАХ) определяется в области малых токов А/см2. Обычно парциальное давление диоксида углерода в атмосфере при нормальных- условиях составляет около 2000 Па. Как видно из таблицы, при уменьшении парциального давления диоксида углерода ниже 700 Па ток утечки варистора резко уменьшается. Поэтому за верхний

предлагаемый предел парциального давления диоксида углерода принято 700 Па. Наибольшее уменьшение тока утечки в 60 раз происходит при давлении 200 Па. С уменьшением парциального давления диоксида углерода также наблюдается рост коэффициента нелинейности ВАХ в области малых токов. Дальнейшее снижение давления диоксида углерода не приводит более к уменьшению тока утечки и даже ухудшается коэффициент нелинейности ВАХ. Поэтому за нижний предел принято 150 Па,

Известно, что электрические свойства оксидно-цинковых варисторов определяются существованием потенциальных барьеров на границе раздела зерен оксида цинка. Одним из механизмов образования потенциального барьера является адсорбция кислорода на поверхности зерен оксида цинка. Адсорбция кислорода приводит к появлению отрицательного заряда на поверхности зерна, в результате чего возрастает высота потенциального барьера. Масс-спектромет- рические исследования оксидно-цинковой керамики для варисторов показали, что при ее нагревании в вакууме выше 150°С основ(Л

С

ю ю ho го

ным газом, который выделяется, является С02, который адсорбирован на границах зерен оксида цинка. Адсорбция С02 (который всегда присутствует в атмосфере) на поверхности зерен ZnO в присутствии атмосферной впаги идет более активно, чем кмслброда, с образованием поверхностного карбоната цинка в нейтральной форме, т.е. без изменения заряда поверхности зерна. В результате замещения адсорбированного кислорода на поверхности зерна карбонатом цинка общий заряд поверхности зерна ZnO становится меньше, что приводит к уменьшению высоты потенциального барьера и большому току утечки. Кроме того, распад поверхностного карбоната цинка при эксплуатации варистора может приводить к нестабильности ВАХ. Поэтому сущность изобретения состоит в уменьшении количества адсорбированного С02 путем уменьшения его парциального давления в атмосфере печи, что позволяет уменьшить ток уте«ки варистора и увеличить коэффициент нелинейности ВАХ в области малых

ТО ОВ.

Пример. Для изготовления оксидно- цинковых вартсторов приготовляют шихту состава, мае.%: ZnO 90,18; Sb20s 4,2; Bi20s; 4,3 Соз04 0,9; НзВОзО,02 путем перемеши- чания с дистиллированной водой. Затем шихту высушичаюг и прессуют заготовки в форме дисков диаметром 1,2 см и толщиной 0,1 см под давлением 400 кгс/см2, Заготовки помещают в муфельную печь, «ерез которую медленно продувают воздух с различным содержанием СОа. Очистка воздуха от С02 осуществляется путем его пропускания через 50%-ный раствор КОН. Заготовки спекают при 1250°С в течение t ч и охлаждают вместе с печью в заданной атмосфере печи. Затем на поверхности дисков наносят золотые электроды площадью 0,5 см2 методом катодного распыления в вакууме и проводят

измерения ВАХ, Результаты обработки ВАХ полученных варисторов представлены в таблице.

Как видно из таблицы, оксидно-цинковые варисторы, обожженные в атмосфере с пониженным содержанием С02, имеют меньший ток утечки и больший коэффициент нелинейности ВАХ.

Уменьшение тока утечки позволяет увеличить срок службы варисторов, а увеличение коэффициента нелинейности ВАХ в области малых токов позволяет повысить эффективность защиты объектов от перенапряжений.

Формула изобретен и я

Способ изготовления оксидно-цинковых варисторов, включающий приготовление шихты, формовку заготовок и их обжиг в воздушной среде, отличающийся тем,

что, с целью снижения токов утечки и увеличения коэффициента нелинейности, в качестве воздушной среды используют воздух, очищенный от диоксида углерода до парциального давления его в пределах 150-700 Па.

Использование: в электронной технике, в частности в технологии изготовления оксидно-цинковых варистор ов. Сущность изобретения: после приготовления шихты из оксидов металлов и формовки заготовок ва- ристоров их обжигают в воздушной среде, предварительно очищенной от диоксида углерода до парциального давления в 150-700 Па. 1 табл.