بررسی تاثیر دما و فشار سنتز بر رفتار الکتروفیزیکی واریستورهای کامپوزیتی تهیه شده بر مبنای اکسید روی-پنتا اکسید وانادیوم-پلیآنیلین-پلیاتیلن
First Statement of Responsibility
/سمانه جعفرپور
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: فیزیک
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۵
Name of Manufacturer
، راشدی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
فیزیک - گرایش حالت جامد
Date of degree
۱۳۹۵/۱۱/۲۰
Body granting the degree
تبریز
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
ازآنجایی که قطعات نیمهصهادی به تدریج کوچک و تراکم مدارهای الکتریکی به تدریج افزایش یافته است، سیستمصهای الکتریکی حساسیت بیشتری به فرایندهای گذار مانند رعد وبرق، پالس الکترومغناطیس هستهصای، سوئیچینگ انرژی بالا و یا عمل تخلیه الکترواستاتیکی پیدا کردهصاند، و نیاز به حفاظت دارند .یکی از بهترین روشصها برای محافظت از مدارها و قطعات الکترونیکی در برابر جریانصهای گذرا و فوق ولتاژها، استفاده از مقاومتصهای تابع ولتاژ یا واریستورها است .در این کار تجربی واریستورهای کامپوزیتی بر مبنای اکسیدروی-پنتا اکسید وانادیوم-پلیصآنیلین-پلیصاتیلن به روش پرس گرم و با استفاده از قالبی به قطر ۱۰ میلیصمتر، در دماها و فشارهای سنتز مختلف، تهیه شدند .برای بررسی رفتار" جریان ولتاژ "از دو الکترود مسی به قطر ۶ میلیصمتر استفاده شد .سپس اختلاف پتانسیل بین دو ااکترود اعمال شد و جریان گذرنده اندازهصگیری شد .نتایج بهصدست آمده از تصاویر SEM وEDS mapping نشان میصدهند که پلیصآنیلین و پنتا اکسید وانادیوم مسئول رفتار غیرخطی در این نمونهصها هستند که در واقع همان نقش اکسید بیسموت را در واریستورهای سرامیکی بازی میصکنند و پلیصاتیلن موجب استحکام بخشیدن به نمونهصها میصشود .اندازهصگیریصها نشان میصدهد که فشار سنتز، تاثیر بسیار مهمی در رفتار واریستور دارد .ملاحظه می-شود که با افزایش فشار سنتز در مورد هر دو نوع نمونه با مقدار مختلف اکسید روی، ضریب غیرخطی، مقاومت الکتریکی نواحی خطی قبل و بعد از شکست، ولتاژ شکست و ارتفاع سد پتانسیل کاهش یافته است .همچنین افزایش فشار سنتز در مورد هر دو نوع نمونه با مقدار مختلف اکسید روی، منجربه افزایش جریان نشتی به همراه افزایش پسماند میصشود که باعث کاهش طول عمر واریستور میصگردد .نتایج به دست آمده از تصاویر SEM بیانگر این موضوع هست که با افزایش فشار سنتز، اندازه متوسط دانهصها و فاصله بین دانهصای کاهش یافته است .بررسیصها نشان داد که دمای سنتز، تاثیر بسیار مهمی در رفتار واریستور دارد .ملاحظه میصشود که با افزایش دمای سنتز، در مورد هر دو نوع نمونه با مقدار مختلف اکسید روی، ضریب غیرخطی، مقاومت الکتریکی نواحی خطی قبل و بعد از شکست، ولتاژ شکست و ارتفاع سد پتانسیل کاهش یافته است .همچنین افزایش دمای سنتز در مورد هر دو نوع نمونه با مقدار مختلف اکسید روی، منجربه افزایش جریان نشتی میصشود .کاهش مساحت منحنیصهای پسماند و افزایش طول عمر واریستور، از نتایج دیگر افزایش دمای سنتز در مورد هر دو نمونه با مقدار مختلف اکسید روی، میصباشد .نتایج به دست آمده از تصاویرSEM نشان داد که با افزایش دمای سنتز، فاصله بین دانهصای کاهش میصیابد .همچنین ملاحظه میصشود که با افزایش دمای سنتز، تصویر SEMبه صورت توزیعی یکنواخت از دانهصها با اندازه متوسط تقریبا یکنواخت است .طیف پراش پرتو ایکس تهیه شده از پودر اولیه نمونهصها با مقدار مختلف اکسید روی بر این واقعیت تاکید دارد که در ساختار نهایی، ماده ترکیبی وجود نداشته و ریزساختار خاص دانهصای و مرزدانهصای منجر به این رفتار غیرخطی شده است
Text of Note
Since semiconductor devices become small gradually and density of electrical circuits is increased, electrical systems become more sensitive to transitions, such as lightning, nuclear electromagnetic pulse, high energy switching and electrostatic discharges. As a result, they need to be protected. One of the best methods to protect electrical circuits and electronic components against transient overvoltages is to use voltage dependent resistors which are called varistors. In this experimental work, composite varistors based on ZnO-V2O5-PANI-PE have been prepared in the form of disks of 10mm diameter by using hot pressing method at different synthesis temperatures and pressures. To study (I-V) characteristics, the samples were invested by two polished copper electrodes whose diameters were 6 mm. Then, by applying voltage between the disks, circulating current was measured. Results of SEM and EDS mapping micrographs show that polyaniline and vanadium pentoxide have an important role to induce nonlinear behavior in these varistors. This role belongs to bismuth oxide in ceramic varistors and polyethylene increases mechanical stability. Measurements show that synthesis pressure has very important effect on varistor behavior. By increasing the synthesis pressure in both types of samples with different ZnO values, nonlinear coefficient, electrical resistance of linear regions, breakdown voltage and potential barrier height is decreased. Also increasing synthesis pressure in both types of samples with different ZnO values, leads to leakage current to be reduced and degradation increment that may cause the varistor lifetime to be reduced. The results of SEM micrographs indicate that by increasing the synthesis pressure, the average grain size and the spacing between grains is reduced. Investigations showed that the synthesis temperature is very important on varistor behavior. By increasing the synthesis temperature in both types of samples with different ZnO values, nonlinear coefficient, electrical resistance of linear regions, breakdown voltage and potential barrier height is decreased. Also synthesis temperature increasing in both types of samples with different ZnO values, leads to leakage current increment. Hysteresis loop area decrement and varistor lifetime increment, are the other results of an increasing in synthesis temperature in both types of samples with different ZnO values. The results of SEM micrographs indicate that by increasing the synthesis temperature, the spacing between grains is reduced. Also it should be considerably mater that by increasing the synthesis temperature, SEM micrograph exhibit mearly a uniform distribution of grains with an average size and reasonable uniformity. Also XRD patterns taken from both types of samples with different ZnO values, show that there is not any new chemical composition in the mixture. The main result is that varistors non-ohmic behavior is related to their special grain and grain-boundary microstructure