Microstructural evaluation of rare-earth-zinc oxide-based varistor ceramics

Furtado, José Geraldo de Melo; Saléh, Luiz Antonio; Serra, Eduardo Torres; Oliveira, G.C.; Nóbrega, Maria Cecília de Souza

doi:10.1590/s1516-14392005000400011

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“…Based on the recent trend, Pr 6 O 11 based ZnO ceramics have been actively researched to overcome drawbacks in existing Bi 2 O 3 based ZnO varistor materials such as Bi 2 O 3 vaporization and formation of Bi-containing secondary phases when sintered at temperatures over 1000 °C [16–20]. Ramirez et al , [16] and Furtado et al , [17] demonstrated that Pr 6 O 11 improved effective electrical current flow by restraining the formation of secondary phases and induced densification of varistor during fabrication. Zhu et al , [18] claimed that Pr 6 O 11 exhibited grain growth suppressing effect that controlled the overall development of grain during sintering.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Synthesis Mechanism of Low-Voltage Praseodymium Oxide Doped Zinc Oxide Varistor Ceramics Prepared Through Modified Citrate Gel Coating

Abdullah

Zakaria

Ghazali

2012

IJMS

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High demands on low-voltage electronics have increased the need for zinc oxide (ZnO) varistors with fast response, highly non-linear current-voltage characteristics and energy absorption capabilities at low breakdown voltage. However, trade-off between breakdown voltage and grain size poses a critical bottle-neck in the production of low-voltage varistors. The present study highlights the synthesis mechanism for obtaining praseodymium oxide (Pr6O11) based ZnO varistor ceramics having breakdown voltages of 2.8 to 13.3 V/mm through employment of direct modified citrate gel coating technique. Precursor powder and its ceramics were examined by means of TG/DTG, FTIR, XRD and FESEM analyses. The electrical properties as a function of Pr6O11 addition were analyzed on the basis of I-V characteristic measurement. The breakdown voltage could be adjusted from 0.01 to 0.06 V per grain boundary by controlling the amount of Pr6O11 from 0.2 to 0.8 mol%, without alteration of the grain size. The non-linearity coefficient, α, varied from 3.0 to 3.5 and the barrier height ranged from 0.56 to 0.64 eV. Breakdown voltage and α lowering with increasing Pr6O11 content were associated to reduction in the barrier height caused by variation in O vacancies at grain boundary.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Synthesis Mechanism of Low-Voltage Praseodymium Oxide Doped Zinc Oxide Varistor Ceramics Prepared Through Modified Citrate Gel Coating

Abdullah

Zakaria

Ghazali

2012

IJMS

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“…Dessa forma, com base nos resultados apresentados na Figura 8 e na caracterização elétrica apresenta em outros trabalhos, (4,7,9) nota-se claramente que os parâmetros que caracterizaram o melhor desempenho elétrico, obtidos com 1,0% molar de óxido de terras-raras, estão diretamente relacionados ao maior grau de densificação alcançado. Adicionalmente, as relações entre a espessura média das CIG -obtida para um total de dez medições com base em fotomicrografias dos sistemas considerados -, o percentual médio de área de uma fotomicrografia ocupado por CIG e precipitados de terras-raras (excetuando-se porosidades) -também obtido com base nas medições em fotomicrografias, como acima considerado -, e o teor de óxido de terras-raras são lineares e crescem fortemente com o aumento deste teor.…”

Section: Figuraunclassified

Uma Aplicação Da Análise De Imagens Na Caracterização Microestrutural De Cerâmicas Varistoras

Geraldo¹,

Furtado²,

Dias

et al. 2010

TMM

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Varistores são complexos sistemas cerâmicos policristalinos contendo diversos dopantes e suas propriedades elétricas são diretamente dependentes da composição química e das características microestruturais, tais como tamanho de grão, porosidade, maclas e distribuição de fases. O objetivo deste trabalho é avaliar, usando métodos de análise de imagens, as características microestruturais das cerâmicas varistoras. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia. Parâmetros microestruturais e morfológicos foram obtidos por técnicas de análise de imagens baseadas no uso de filtros apropriados. Métodos de segmentação e binarização foram usados para diferenciar propriedades dos grãos e dos contornos de grão, bem como a presença de fases secundárias, proporcionando a obtenção de informações estruturais e morfológicas. Determinou-se a influência do teor de material formador de camadas intergranulares sobre o grau de densificação, espessura média das camadas intergranulares e percentual médio de área das fotomicrografias ocupado por fases secundárias, para o caso de varistores à base de óxido de zinco dopados com óxidos de terras-raras. Palavras-chave: Cerâmica varistora; Análise de imagem; Caracterização microestrutural.

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“…Dessa forma, na literatura são encontrados diversos trabalhos sobre a adição de dopantes e uso de diferentes rotas de processamento que culminam na melhoria das propriedades do material varistor. (7,8,9,10,11) Neste trabalho foram avaliadas a microestrutura e a composição de um material varistor comercial a fim de se comparar os resultados obtidos com a literatura. Também foram usados diferentes tipos de ataque ceramográfico para revelação da microestrutura a fim de se determinar qual fornece um melhor resultado para a análise das imagens obtidas por MEV.…”

Section: Introductionunclassified

CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL E COMPOSICIONAL DE MATERIAL VARISTOR COMERCIAL À BASE DE ÓXIDO DE ZINCO (ZnO) DOPADO

Ramos¹,

Dias²,

Furtado³

2017

Anais Do Congresso Anual Da ABM

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ResumoCaracterísticas microestruturais são determinantes para as propriedades não ôhmicas de materiais varistores, uma vez que elas se relacionam com o coeficiente de não linearidade das curvas U x I, com a capacidade de absorção de energia, e com o seu grau de confiabilidade. O presente trabalho tem por objetivo a análise composicional e microestrutural de um material varistor comercial a base de ZnO dopado com diversos óxidos, além de comparar a eficiência dos ataques químico e térmico para a visualização das imagens em MEV. Os resultados obtidos condizem com a literatura onde foi observada a predominância de grãos majoritariamente compostos por ZnO com a presença de segregações constituídas de diversos elementos e concentradas nos contornos de grão. Quanto aos ataques, foi notável uma melhor qualidade das imagens quando se adotou o ataque térmico do ponto de vista da visualização dos contornos de grão. O ataque químico, por sua vez, demonstrou ser mais eficiente na elucidação das fases segregadas e na revelação da porosidade do material varistor. Palavras-chave: Varistor; ZnO; Microestrutura; Ceramografia. MICROSTRUCTURAL AND COMPOSITIONAL CHARACTERIZATION OF A COMMERCIAL VARISTOR MATERIAL BASED ON DOPED ZINC OXIDE. AbstractMicrostructural characteristics are determinative for the non-ohmic properties of varistor materials since they relate with the nonlinear coefficient of the curves U x I, with the energy absorption capacity and with the degree of reliability. This work aims the compositional and microstructural analysis of a ZnO-based commercial varistor material doped with various oxides and to compare the efficiency of the chemical and thermal attacks for viewing images in SEM. The results are consistent with the literature in which the majority of grains mainly composed of ZnO in the presence of segregations composed by several elements and concentrated at grain boundaries was observed. As for the attacks, was remarkable better image quality when the thermal etching was adopted, from the standpoint of view of grain boundaries resolution.The chemical attack, in turn, shown to be more effective in elucidating the segregated phases and in revealing the porosity of varistor material.

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Microstructural evaluation of rare-earth-zinc oxide-based varistor ceramics

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Synthesis Mechanism of Low-Voltage Praseodymium Oxide Doped Zinc Oxide Varistor Ceramics Prepared Through Modified Citrate Gel Coating

Synthesis Mechanism of Low-Voltage Praseodymium Oxide Doped Zinc Oxide Varistor Ceramics Prepared Through Modified Citrate Gel Coating

Uma Aplicação Da Análise De Imagens Na Caracterização Microestrutural De Cerâmicas Varistoras

CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL E COMPOSICIONAL DE MATERIAL VARISTOR COMERCIAL À BASE DE ÓXIDO DE ZINCO (ZnO) DOPADO

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