Strona5 (2)

5

1.1.2. Właściwości warystorów z węglika krzemu 1.1.2.1. Struktura warystorów

Warystory z węglika krzemu są wytwarzane metodą spiekania. Podstawowym składnikiem materiałów, z których wykonywane są warystory jest węglik krzemu SiC (karborund) w postaci polikrystalicznej o różnego rodzaju zanieczyszczeniach i domieszkach. Na własności warystorów istotny wpływ mają zanieczyszczenia oraz technologia wytwarzania. Właściwości te zależą ponadto od udziału w materiale poszczególnych odmian krystalograficznych SiC (znanych jest 7 odmian). Różnice mogą być również spowodowane przez występujące w materiale zakłócenia składu stechiometrycznego. W zależności od domieszek (głównie Fe i Al) konduktywność spieków SiC w pierwszym obszarze charakterystyki napięciowo - prądowej może wynosić od 10²Sm"' do 10¹ Sm

Warystory z węglika krzemu są między innymi elementami stosu zmiennorezystancyjnego w iskiemikowych ogranicznikach przepięć. Są one również stosowane jako rezystory bocznikujące przerwy iskiemików tych odgromników - sterujące rozkładem napięcia na szeregowo połączonych przerwach iskiemika. Iskiemikowe odgromniki są stosowane do ochrony przcciwprzepięciowej urządzeń elektroenergetycznych. Warystory stosu zmiennorezystancyjnego wykonuje się z tzw. karborundu czarnego, zawierającego domieszki pierwiastków należących do III grupy układu okresowego, takie jak: B, Al, Ga, In, Co, Mg z dodatkiem AL2O3 jako lepiszcza. Współczynnik nieliniowości P tych elementów wynosi od 0,3 do 0,5 - w pierwszym obszarze charakterystyki napięciowo-prądowej oraz od 0,1 do 0,23 - w drugim obszarze. Rezystory sterujące są wykonywane z tzw. karborundu zielonego, zawierającego domieszki pierwiastków z V grupy układu okresowego, takie jak: N, P, As, Sb, B, Fe o rezystywności większej niż karborundu; lepiszczami na bazie szkła wodnego lub z osnowami ceramicznymi z kaolinu, związku magnezu i baru.

1.1.2.2. Mechanizm przewodzenia prądu w warystorach z węglika krzemu

Struktura warystorów z węglika krzemu ma postać mocno upakowanych ziaren. O przewodnictwie prądu decydują głównie zjawiska na granicach między ziarnami. Na powierzchniach ziaren znajdują się cienkie warstwy o grubościach od 0,0 lpm do 0,00 lpm odznaczające się dużymi rezystywnościami. Warstwy powierzchniowe zawierają głównie SiCb. Na powierzchni ziaren istnieje ładunek przestrzenny tworzący barierę potencjału. Dla niewielkiego napięcia zależność między napięciem a prądem spełnia prawo Ohma. Przy zwiększaniu napięcia gęstość prądu ulega zwiększeniu. Ten wzrost prądu następuje, gdy napięcie na warstwie zaporowej osiągnie wartość równą pracy wyjścia elektronów z warstwy zaporowej. Przy wzroście napięcia zwiększający się prąd dodatkowo nagrzewa warstwy powierzchniowe prowadząc do dodatkowego wzrostu prądu.

Na przewodnictwo prądu ma również wpływ emisja elektronów na styku ziaren i w przestrzeniach między ziarnami występująca po przekroczeniu natężenia pola pewnych wartości. Zjawisko to powoduje również zwiększenie natężenia prądu.