Способ изготовления оксидно-цинковых варисторов

 

Использование: в электронной технике, в частности в технологии изготовления оксидно-цинковых варистор ов. Сущность изобретения: после приготовления шихты из оксидов металлов и формовки заготовок варисторов их обжигают в воздушной среде, предварительно очищенной от диоксида углерода до парциального давления в 150-700 Па. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 С 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Рi1<9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4851682/21 (22) 23.07.90 (46) 23.07.92, Бюл. N 27 (71) Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссоединения

Украины с Россией(30) и Институтим. Йозефа Стефана, r.Ëþáëÿíà (YU) (72). В.О, Макаров (SU), M. Тронтель и А.Попович (YU)

{56) Патент США ¹ 3663458, кл. Н 01 В 1/06, 1972.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии йзготовления варисторов на основе оксида цинка с добавками оксидов других металлов, и может найти применение в электротехнике и радиоэлектронике для защиты аппаратуры от перенапряжений, стабилизации напряжения и других целей.

Цель изобретения — снижение тока утечки и увеличение коэффициента нелинейности.

В таблице приведены примеры выполнения предлагаемого способа изготовления оксидно -цинковых варисторов.

Ток утечки определяется при постоянной напряженности электрического поля, равной 130 В/см. Коэффициент нелинейности вольт-ампернай характеристики (ВАХ) определяется в области малых токов

10 -10 А/см . Обычно парциальное давление диоксида углерода в атмосфере при нормальных условиях составляет около .2000 Па. Как видно из таблицы, при уменьшении парциального давления диоксида углерода ниже 700 Па ток утечки варистора резко уменьшается. Поэтому за верхний

„„5U „, 1749922 А1

2 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОКСИДНОЦИНКОВЫХ ВАРИСТОРОВ (57) Использование: е.электронной технике, в частности в технологйи изготовления оксидно-цинковых варисторов. Сущность изобретения; после приготовления шихты из оксидов металлов и формовки заготовок варисторов их обжигают в воздушной среде, предварительно очищенной от диоксида углерода до парциального давления в 150 — 700 . Па. 1 табл. предлагаемый предел парциального давления диоксида углерода принято 700 Па. Наибольшее уменьшение тока утечки в 60 раз происходит при давлении 200 Па. С уменьшением йарциального давления диоксида Б углерода также наблюдается рост коэффициента нелинейности ВАХ в области малых токов, Дальнейшее снижение давления диоксида углерода не йриводит более к умень- " шению така утечки и даже ухудшается коэффициент нелинейности BAX. Поэтому за нижний предел принято 150 Па, Q

Известно, что электрйческие свойства оксидно-цинковых варйстаров определяют- Я ся существованием потенциальных барьеров на границе раздела зерен оксида цинка.

Одним из механизмов образования потенциальнога барьера является адсорбция кислорода на поверхности зерен оксида цинка.

Адсорбция кислорода приводит к появлению отрицательного заряда на поверхности зерна, в результате чего возрастает высота потенциальнога барьера. Масс-спектраметрические исследования оксидно-цинковой керамики для варисторав показали, чта при ее нагревании в вакууме выше 150 С основ1749922

Составитель Ю. Кандрахина

Техред М.Маргентал Корректор M. Демчик

Редактор Н. Тупица

Заказ 2598 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ным газом, который выделяется, является

СО2, который адсорбирован на границах зерей оксида цинка. Адсорбция СО2 (который всегда присутствует в атмосфере) на поверхности зерен 7пО в присутствии атмосфер- 5 ной влаги идет более активно, чем кислброда, с образбванием поверхностного карбоната цинка в нейтральной форме, т.е, без изменения заряда поверхности зерна.

В результате замещения адсорбираванного 10 кислорода на поверхности зерна карбонаTolvl цинка общий заряд поверхности зерна

2 .пО становится меньше, что приводит к уменьшению высоты потенциального барь- 15 ера и большому току утечки. Кроме того, распад поверхностного карбаната цинка прй эксплуатации варистара мажет приводить к. нестабильности ВАХ. Поэтому сущность изобретения состоит в уменьшении 20 количества адсарбираваннога СО путем уменьшения его парциальнаго давления в атмосфере печи, что позволяет уменьшить так утечки варистара и увеличить коэффицие>1т нелинейности ВАХ в области малых 25 то> ав.

Пример. Для изготовления оксиднацинковь>х варистаров приготовлл>ат шихту состава, мас.%: ZnO 90,18; ЯЬ„Оз 4,2; В!20э;

4,3 СаэО4 0,9; НэВОз 0,02 путем перемеши- 30 вания с дистиллированной водой. Затем шихту высушивают и прессуют заготовки в форме дисков диамртром 1,2 l:M и толщиной

0;1 см пад давлением 400 кгс/см, Загатов2 ки помещают в муфельну.а печь, <ерез кото- 35 рую медленно продувают воздух с различным содержанием СО2, Очистка воздуха от

COz осуществляется путем его пропускания через 50%-ный раствор КОН. Заготовки спекают при 1250 С в течение 1 ч и охлаждают вместе с печью в заданной атмосфере печи.

Затем на поверхности дисков наносят золотые электроды площадью 0,5 см методом катодного распыления в вакууме и проводят измерения ВАХ. Результагы обработки ВАХ полученных варисторов представлены в таблице.

Как видно из таблицы, оксидно-цинковые варисторы, обожженные в атмосфере с пониженным содержанием С02. имеют меньший ток утечки и больший коэффициент нелинейности ВАХ.

Уменьшение тока утечки позволяет увеличить срок службы варисторов, а увеличение коэффициента нелинейности ВАХ в области малых токов позволяет повысить эффективность защиты объектов от перенапряжений..

Формула изобретения

Способ изготовления оксидно-цинковых варисторов, включающий приготовление шихты, формовку заготовок и их обжиг в воздушной среде, отличающийся тем, что, с целью снижения токов утечки и увеличения коэффициента нелинейности, в каче- стве воздушной среды используют воздух, очищенный от диоксида углерода да парциального давления его в пределàх 150-700 Па.