Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması

Abstract

ZnO esaslı varistörler sahip oldukları doğrusal olmayan akım-voltaj (I-V) özelliği ile elektronik devreleri ve devre elemanlarını voltaj dalgalanmalarına karşı korumaktadır. Doğrusal olmayan I-V özelliği sayesinde varistörler farklı voltaj değerlerinde farklı direnç gösterir. Varistörlerde kırılma voltajı olarak belirtilen kritik voltaj değeri aşıldığı takdirde, varistör daha iletken hale gelerek oluşan yüksek akımı kendi üzerinden geçirerek devreyi koruyan sigorta görevi görür. Bu çalışmada ZnO-Bi2O3 esasla varistörlere çeşitli nadir toprak elementi katkısının (Y2O3, Er2O3, Sm2O3, La2O3, Yb2O3) mikroyapısal ve elektriksel özelliklerine etkileri karşılaştırılmıştır. % 98,5 mol ZnO, % 1 mol Bi2O3, % 0,5 mol (Y2O3, Er2O3, Sm2O3, La2O3, Yb2O3) komposizyonunda beş farklı varistör hazırlanmıştır. Bu kompozisyonlarda hazırlanan numuneler 1100°C'de 10 °C/dk ısıtma/soğutma hızında 1 saat sinterlenmiştir. Sonrasında hazırlanan varistörlerin mikroyapısal ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. Yapılan analiz ve hesaplamalar sonucunda en küçük tane boyutu (4μm) La2O3 katkılı varistörde, en büyük tane boyutu (6,66 μm) Y2O3 katkılı varistörde gerçekleşmiştir. Üretilen varistörlerin kırılma voltajı (Eb) büyükten küçüğe doğru sırasıyla Sm2O3, La2O3, Er2O3, Y2O3 ve Yb2O3 katkılı numunelerde 149, 142, 116, 114 ve 28 volt/mm olarak ölçülmüştür.