۲۱۰۴۸پ
per
بررسی اثر تغییر دما و فشار تهیه ، روی ویژگی های الکترو فیزیکی واریستور های کامپوزیتی بر مبنای سیلیسیم و پلی آنیلین
The effect of sintering temperature and pressure on the electro physical properties of Si-poly Aniline based composite Varistors
/فرانک طایفی اردبیلی
: فیزیک
، ۱۳۹۵
، میرزائی
۱۳۴ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
فیزیک گرایش حالت جامد
۱۳۹۵/۱۱/۲۰
تبریز
یکی از مسایل علم قطعات نیمه رسانا، بررسی چگونگی حفاظت از قطعات الکتریکی، لوازم الکترونیکی و تجهیزات پزشکی حساس به نوسانات الکتریکی است .یکی از بهترین روش های موجود استفاده از مقاومت های غیر خطی وابسته به ولتاژ یا همان واریستور است .مقاومت واریستورها تابع ولتاژ می باشد که به ازای ولتاژ خاصی به نام ولتاژ استانه، شدیدا کاهش می _یابد و باعث انحراف جریان از مدار شده و از قطعه حفاظت می کند .این قطعه به دو شکل سرامیکی و کامپوزیتی ساخته می _شود .در واریستورهای سرامیکی ماده اصلی تشکیل دهنده، اکسید روی و ناخالصی اکسید بیسموت می باشد .در واریستور های کامپوزیتی از یک ماده معدنی) نیمه رسانا ( و یک پلیمر رسانا استفاده می شود .در این پروژه نمونه ها از مواد پلیمری و سیلیسیم به روش پرس گرم و با قالبی به قطر ۱۰ میلی متر صورت گرفت.برای بررسی رفتار جریان- ولتاژ نیز از دو الکترود مسی به قطر ۶ میلی متر استفاده شد .به دلیل اینکه ویژگی واریستوری به شدت به مقدار مواد بستگی دارد لذا نمونه ها بر حسب درصد های متفاوت سیلیسیم و پلیمر به ترتیب ۳۰ - ۷۰، ۳۵ - ۶۵، ۴۰ - ۶۰، ۴۵ - ۵۵، ۵۰ - ۵۰تهیه شدند و تاثیر دما و فشار تهیه روی بهترین درصد جرمی بررسی شد که نتایج بصورت زیر است: ۱- با ثابت نگه داشتن مقدار سیلیسیم و تغییر مقدار پلیمر در ساختار نمونه ها، اولین نتیجه این است که با کاهش پلی انیلین در ترکیب پلیمری ضریب غیر خطی از ۴.۳۲ تا ۹.۴۴ افزایش می یابد که این افزایش ضریب غیر خطی با افزایش ولتاژ شکست همراه است. ۲-با در نطر گرفتن بهترین مقدار ثابت پلی انیلین- پلی اتیلن با کاهش مقدار سیلیسیم در ساختار واریستور تا ۳۵ ولتاژ شکست از۱۴۰ - ۵۲۰ولت افزایش یافته، همچنین ضریب غیر خطی از۴.۲۱ - ۱۳.۴۱ افزایش می یابد. ۳-با افزایش فشار سنتز از ۲۰ مگا پاسکال به ۸۰ مگا پاسکال در نمونه ها، ولتاژ و سد پتانسیل افزایش می یابد. ۴- با افزایش فشار سنتز تا ۶۰ مگا پاسکال ضریب غیر خطی از ۸.۶۵ تا ۱۵.۳۲ افزایش می یابد اما اگر فشار بیشتر از ۶۰ مگا پاسکال شود ضریب غیر خطی کاهش می یابد. ۵-با افزایش دمای تهیه بر نمونه ها از۳۰ -۱۳۰درجه سانتی گراد منجر به افزایش ولتاژ شکست، ضریب غیر خطی و سد پتانسیل می گردد .اما ولتاژ شکست و ضریب غیر خطی و سد پتانسیل در دمای ۱۲۰ درجه سانتی گراد کاهش را نشان می دهند که بخاطر وجود پلی اتیلن در ترکیب نمونه ها است. ۶-بررسی گاف اپتیکی نمونه ها در فشار و دمای تهیه مختلف، رفتار نوری مستقیما تابعی از مقدار ماده موجود در ساختار کامپوزیت است. ۷- پراش پرتو ایکس وجود مولفه های سیلیسیم و پلی اتیلن را تایید می کند و نشان می دهد که ترکیب جدیدی در فشار و دمای تهیه مختلف تشکیل نشده است .تصاویر SEM بیانگر عدم تغییر اندازه دانه ها در دما و فشار تهیه مختلف اعمال شده است
One of the biggest issues in electronic a fields is finding a way to protect semiconductor equipment against voltage fluctuation. The most common method is using nonlinearity resistors that depend on voltage which call Varistor. Resistivity of Varistors relate strongly to voltage, and for a specific voltage decrease extremely. This voltage is calling breakdown voltage. This electronic piece can save circuit from voltage damages. There are two different methods to build a Varistor, ceramic base and composite. In ceramic Varistors main material is ZnO and a few Bismuth as impurity. In composite Varistors used semiconductor mineral material and conductor polymer. In this project, samples have been produced from silicon and polymers by hot pressing method in matrix with 10 mm diameter. To evaluate I-V characteristic we also used two cupper electrode with 6mm diameters. Properties of Varistors strongly depend on the content of materials that we used to produce it, so we produce samples in different percentage of silicon and polymer respectively; 70 -30 , 65 _ 35 , 60 _40 , 55 _45 , 50 _50 . Then we studied effect of temperature and pressure during produce and then we chose best percentage, results are as showed below: 1.When amount of silicon is constant and we have been changed polymer content, we found that by decreasing Poly Aniline the non-linearity coefficient increase from 4.32 to 9.44. this cause increasing in breakdown voltage. 2.By considering best amount of Poly Aniline, when we decrease amount of silicon to 35 , breakdown voltage increase from 140 to 520 volt, also we found an increasing in non-linearity coefficient from 4.21 to 13.41. 3.By increasing sintering pressure to 60 MPa, non-linearity coefficient will increase from 8.65 to 15.32. but if we increase the pressure more than 60 MPa, non-linearity coefficient goes down. 4.By increasing sintering temperature from 30 to 130 Centigrade, breakdown voltage, non-linearity coefficient and potential barrier will be increase. 5.Evaluating optical gap of samples showed that for different pressure and temperature, materials behavior directly related to amount of material in composite structure. 6.The XRD proof existence of silicon and Polyethylene and also shows that any new composite didnt create in this pressures and temperatures. The SEM didnt shows any change in size of the gains during different pressures and temperatures
The effect of sintering temperature and pressure on the electro physical properties of Si-poly Aniline based composite Varistors
طایفی اردبیلی، فرانک
Tayefi Ardebili, Faranak
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
