Effect of Additions on Conduction Properties of ZnO Varistors

Shen, Chi–Yen; Wu, Long; Chen, Ying-Chung

doi:10.1143/jjap.32.2043

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“…Fortunately, its magnitude is approximate to the value of ε h as the optical permittivity of ZnO is only 8. In ZnO grains, almost all of Co exists in the form of Co 2+ [35], which substitutes Zn 2+ with tetrahedral coordination [14]. It forms a deep level about 1.9 eV below the conduction band [15], which hardly changes the concentration of free electrons.…”

Section: Effects Of Intrinsic Defectsmentioning

confidence: 99%

Revisiting the effects of Co ₂ O ₃ on multiscale defect structures and relevant electrical properties in ZnO varistors

Men

Wang

et al. 2020

High Voltage

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Element doping is an effective method to improve the performance of ZnO varistors. Previous studies mainly focused on the variation of microstructures and Schottky barriers. In this study, the effects of Co dopant on electrical properties are investigated from the aspect of multiscale defect structures, including intrinsic point defects, the heterogeneous interface of depletion/intergranular layers, and interface states at grain boundaries. Combining with analysis of phase composition and energy dispersive spectroscopy, it is found that Co tends to dissolve into ZnO grains when slightly doped. It substitutes Zn 2+ with the same valence and affects little on densities of donors. Segregation of Co at grain boundaries would result in the formation of spinel phase Co(Co 4/3 Sb 2/3)O 4 and transformation of the intergranular phase from α-Bi 2 O 3 to δ-Bi 2 O 3. Meanwhile, densities of point defects are indirectly affected by oxygen ambient during sintering, resulting in abnormal variation of grain resistivity. And interface states are enhanced, leading to improved barriers at grain boundaries. Therefore, reduced leakage current, enhanced grain resistivity, and improved non-linear coefficient in Co-doped ZnO varistor blocks are understood from the underlying multiple defect structures. This presents a potential approach to explore short-term performance and long-term stability of ZnO varistors from the aspect of defect responses.

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Section: Effects Of Intrinsic Defectsmentioning

confidence: 99%

Revisiting the effects of Co ₂ O ₃ on multiscale defect structures and relevant electrical properties in ZnO varistors

Men

Wang

et al. 2020

High Voltage

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“…Experimentalmente los más eficaces a la hora de obtener buenas propiedades no lineales son manganeso y cobalto en su estado divalente, aunque su mecanismo de funcionamiento tampoco está muy claro todavía (43)(44)(45). Níquel, cromo, metales del periodo V como itrio y niobio, o incluso metales alcalinos, también son habituales en las composiciones de varistores para favorecer la adsorción de oxígeno en la interfase (13,46,47). Particularmente los óxidos de níquel (II) y de cromo (III), y otros como el óxido de aluminio (III) o el óxido de plata (I), también son empleados porque aumentan la estabilidad del dispositivo frente a la degradación eléctrica, impidiendo no sólo la difusión del oxígeno fuera del material, sino también la migración de iones cinc intersticiales a la zona espacial de carga que de esta forma podrían recombinarse con los estados de interfase y rebajar con ello la altura de la barrera de potencial (48,49).…”

Section: Papel De Los Dopantes: Sistema Base Zno-bi 2 O 3 -Sb 2 Ounclassified

Varistores cerámicos basados en óxido de cinc

Peiteado¹

2005

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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Los varistores basados en ZnO son dispositivos electrocerámicos caracterizados por una elevada respuesta eléctrica no lineal, que se origina en una microestructura funcional con unas características bien definidas. En el presente artículo de revisión se examina como ha tenido lugar el desarrollo de estos materiales desde su descubrimiento a principios de los años 70. No obstante, a pesar del importante avance tecnológico registrado desde entonces, numerosos aspectos básicos relacionados con su microestructura funcional siguen siendo discutidos a día de hoy.Palabras Clave: varistor, ZnO, dopantes, microestructura, procesamiento, propiedades eléctricas. Zinc oxide-based ceramic varistorsZnO-based varistors are electroceramic devices with an extremely high non-linear electrical response, originated on a functional microstructure with well defined characteristics. In the present paper the development of these materials since its discovery in the earlier seventies is reviewed. In spite of the important technological progress achieved, several essential features of its functional microstructure remain however unsolved. : varistor, ZnO, dopants, microstructure, processing, electrical properties. Keywords INTRODUCCIÓN Dispositivos protectores frente a sobretensionesEsencialmente un varistor es un resistor de impedancia variable que presenta un elevado comportamiento no lineal intensidad-voltaje. Este hecho los convierte en materiales adecuados para la protección frente a sobretensiones transitorias, entendiendo como tal un aumento no permanente del potencial eléctrico por encima del umbral de tolerancia de la tensión nominal de trabajo de un determinado sistema (1). En circuitos eléctricos las sobretensiones transitorias se presentan como resultado de una repentina liberación de energía, que bien puede haberse acumulado en el interior del propio circuito y ser liberada por una acción de conexión-desconexión del mismo, o bien puede provenir del exterior y ser inyectada o acoplada en el circuito por una acción ajena al propio diseño del circuito (1-3). Su tiempo de acción es muy corto, del orden de millonésimas de segundo. Las redes de suministro eléctrico que generan, transportan y distribuyen la energía eléctrica, las líneas telefónicas y de datos, y en general todos los equipos, máquinas y dispositivos electrónicos que operan bajo la acción de la corriente eléctrica, se encuentran expuestos a la aparición de sobretensiones transitorias que pueden provocar desde colapsos temporales prácticamente indetectables, hasta la completa destrucción de instalaciones y equipos. El problema ha recibido una mayor atención en los últimos años por el empleo masivo de componentes electrónicos y dispositivos miniaturizados en estado sólido, que son altamente sensibles a las variaciones de tensión (4-6). En la práctica y dependiendo de la aplicación, diferentes sistemas de protección se disponen entre tierra y los conductores activos, individualmente o combinados, de manera que el comportamiento limitador del circuito se acerque lo máx...

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Impact of pH on structural, morphological, optical, and magnetic properties of zinc oxide nanopowders synthesized by co-precipitation method

Sowmya,

Aparna,

Prakash

et al. 2024

J Mater Sci: Mater Electron

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Effect of Additions on Conduction Properties of ZnO Varistors

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Revisiting the effects of Co ₂ O ₃ on multiscale defect structures and relevant electrical properties in ZnO varistors

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Varistores cerámicos basados en óxido de cinc

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