Varistores cerámicos basados en óxido de cinc

Abstract

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...

Synthesis by Hydrothermal Treatment of ZnO-Based Varistors Doped with Rare Earth Oxides and Their Characterization by Impedance Spectroscopy

“…According to the mapping of elements, it is observed that both the spinel phase (Zn 7 Sb 2 O 12 ) and the Bi-rich phase are segregated in the grain boundaries, and that Cr, Mn and Ni are mainly associated with the spinel phase, while Co is observed associated with both grains and grain boundaries. It has been indicated that the determining oxides in the high temperature reactions are ZnO, Bi 2 O 3 and Sb 2 O 3 , and that the rest of the dopants only act as secondary elements that dissolve and are incorporated into different phases formed [32]. Figure 6 shows the cross-sectional appearance and element mapping of the base ceramic varistor.…”

A comparative study between the mixed-oxide and high-energy milling planetary method on electrical and microstructural properties for a SnO2-based ceramic system

“…Finally, in the last region (the high-current region) characterized by grain control, the current-voltage characteristics are linear again as occurs in the first region. Since zinc oxide [ZnO] material was introduced by Matsuoka (1971), it has been the most extensively studied material and used as the base for ceramic systems, consequently it became the most important ceramic for commercial production of varistors (Clarke, 1999;Peiteado, 2005;Wang et al, 2003;Kale et al, 1999;Matsuoka, 1971). Due to the need of attaining varistors with better properties, there has recently been a great interest in other ceramic materials, e.g.…”

Influencia del TiO₂ y Al₂O₃ sobre las propiedades eléctricas y microestructurales de cerámicas de SnO₂ obtenidas por el método Pechini

“…Estos materiales actúan como dispositivo para la protección de equipos electrónicos y su función es desviar los sobrevoltajes; la principal función de estos dispositivos es mantener el valor de potencial eléctrico cuando ocurre un gran aumento en la intensidad del campo eléctrico aplicado (1). Esto se puede expresar a través de la ecuación I=KV α , donde α es el coeficiente de no-linealidad, parámetro muy importante para la caracterización de los varistores (2).…”