Estudo de um sistema varistor à base de 'SN''O IND.2' dopado com terras-raras
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Data
2002-08-21
Autores
Dibb, Alessandro [UNESP]
Título da Revista
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
O dióxido de estanho é um semicondutor do tipo n que, quando adequadamente dopado com outros óxidos metálicos, exibe um comportamento varistor. Estes possuem alta capacidade de absorção de energia, cuja função é restringir sobrevoltagens transitórias sem serem destruídos podendo ser usados em campos de corrente alternada ou corrente contínua, tanto em grande intervalo de voltagens como em grande intervalo de correntes. As propriedades elétricas do varistor dependem dos defeitos que ocorrem nos contornos de grão. O objetivo deste trabalho foi inicialmente estudar a substituição parcial do CoO pelo MnO2 nos sistemas SnO2+x%CoO+(1-x)%MnO2+0,05%Ta2O5 (mol), onde x=0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1, sinterizados a 1300 oC por 1 hora. Medidas de tensão-corrente para determinação do coeficiente não–linear foram realizadas. Microscopia Eletrônica de Varredura foi aplicada avaliar as características microestruturais dos sistemas. Os resultados obtidos para as propriedades varistoras mostraram que o coeficiente de nãolinearidade e o campo elétrico de ruptura aumentam com o aumento da concentração de MnO2, tendo a composição SnO2+0,25%CoO+0,75%MnO2+0,05%Ta2O5 apresentado o melhor comportamento varistor. Esse sistema foi dopado com La2O3, Nd2O3 e Gd2O3 para analisar o efeito da adição destes óxidos no comportamento varistor. A introdução desses óxidos influenciou as características física e elétrica do sistema, prejudicando seu comportamento varistor e causando reduções na densidade e tamanho de grão do sistema. Uma segregação nos contornos de grão, rica em cobalto e manganês, pode ter sido a responsável pela formação das barreiras que originaram as características varistoras do sistema SnO2.CoO.MnO2.Ta2O5. A introdução dos óxidos de terras-raras aparentemente destrói parte dessas barreiras e, conseqüentemente, suprime o comportamento varistor.
Tin dioxide is an n-type semiconductor that when doped with other metallic oxides, exhibits non-linear electric behavior with high non-linear coefficient values typical of a varistor. The electric properties of the varistor depend on the defects that occurring in the grain boundaries. The objective of this work was to study to partial substitution of CoO for MnO2 in the systems SnO2+x%CoO+(1-x)%MnO2+0.05%Ta2O5 (mol), where x=0; 0.25; 0.50; 0.75 and 1. Current-voltage measurements were accomplished for determination of the non-linear coefficient and the breakdown voltage. Microstructure analysis was considered by using scanning electron microscope to evaluate the microstructural characteristics of the systems as well as to determine the voltage per barrier of these systems the results indicate that the nonlinear coefficient and the breakdown electric field increased as the concentration of MnO2 concentration increased. The composition SnO2+0.25%CoO+0,75%MnO2+0.05%Ta2O5 presented the optimum behavior varistor and had been doped with the rare earths oxides La2O3, Nd2O3 and Gd2O3. The rare earths oxides introduction influenced the physical and electric characteristics of the system, decreasing its varistor behavior and promoting variations on the density and mean grain size of the system. Segregation rich in cobalt and manganese at the grain boundaries can be responsible for the formation of the electrical barriers that originate the varistor behavior. The introduction of rare earth oxides promoted a destruction of part of these barriers and, consequently, reduced the varistor behavior.
Tin dioxide is an n-type semiconductor that when doped with other metallic oxides, exhibits non-linear electric behavior with high non-linear coefficient values typical of a varistor. The electric properties of the varistor depend on the defects that occurring in the grain boundaries. The objective of this work was to study to partial substitution of CoO for MnO2 in the systems SnO2+x%CoO+(1-x)%MnO2+0.05%Ta2O5 (mol), where x=0; 0.25; 0.50; 0.75 and 1. Current-voltage measurements were accomplished for determination of the non-linear coefficient and the breakdown voltage. Microstructure analysis was considered by using scanning electron microscope to evaluate the microstructural characteristics of the systems as well as to determine the voltage per barrier of these systems the results indicate that the nonlinear coefficient and the breakdown electric field increased as the concentration of MnO2 concentration increased. The composition SnO2+0.25%CoO+0,75%MnO2+0.05%Ta2O5 presented the optimum behavior varistor and had been doped with the rare earths oxides La2O3, Nd2O3 and Gd2O3. The rare earths oxides introduction influenced the physical and electric characteristics of the system, decreasing its varistor behavior and promoting variations on the density and mean grain size of the system. Segregation rich in cobalt and manganese at the grain boundaries can be responsible for the formation of the electrical barriers that originate the varistor behavior. The introduction of rare earth oxides promoted a destruction of part of these barriers and, consequently, reduced the varistor behavior.
Descrição
Palavras-chave
Terras raras, Varistor, Varistors
Como citar
DIBB, Alessandro. Estudo de um sistema varistor à base de 'SN''O IND.2' dopado com terras-raras. 2002. vii, 99 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Química, 2002.