1101

Caćzene 11

Badanie waiystorów odgromników zaworowych

I. S LAD CU OŚCI PODSTAWOWE

1» Technologia prodnkcjl warystorów

Do wytwarzania odgromników zaworowych iskiemlkowych wykorzystuj e się wary3tory (rezystory nieliniowe) wykonane z węglika krzemu- Wary-story robocze odgromnika bezlsklernikowego wykonane są natomiast z tlenku cynku.

Węglik krzemu (SlC) otrzymuje się w postaci krystalicznej z proszku kwarcowego i koksu wypalonego w temperaturze od 20Q0°G do 2200°C. Może on mleć różne zabarwlenie,zależne od rodzaju domieszek np. zielone przy domieszkach azotu, fosforu, arsenu, antymonu i oizmutn lub czarne, gdy zawiera dodatek gllnn, baru, galu i indu. Domieszki mają wpływ na jego właściwości elektryczne. Sęgllk krzemu o zabarwieniu zielonym stosuj* się do wytwarzania warystorów starających w odgromnikach zaworowych, a czarny do produkcji warystorów roboczych.

Otrzymane z wypału kryształy miele się w młynach kulowych i 3ortuje przesiewając przez sita, uzyskując proszek o określonej granulacji. Rozmiar ziaren ma wpływ na własności elektryczne warystorów. Ziarna trawi się w roztworze kwasu solnego lub ługu potasowego 1 płucze w wodzie. Przygotowany proszek miesza slę-z lepiszczem (szkło wodne lub tworzywo ceramiczne) 1 prasuje, formując płytki. Warystory ze szkłem wodnym suszy się w temperaturze od 200°C do +00°C. Warystory z lepiszczem ceramicznym po wstępnym wysuszeniu wypala 3ię - zależnie od przyjętej tecfa-nologii - w temperaturze od 900°C do 1500°C    (6,10,131.

Zasadniczym składnikiem masy, z-której wykonuje się warystory tlenkowe, Jest chemiczhie czysty tlenek cynku (ZnO) lub biel cynkowa. Jako domieszki stosowane są tlenkis bizmutu, kobaltu, manganu, żelaza, miedzi i inne. Składniki miesza się i rozdrabnia, Sastępnie masę prasuje się przy olśnieniu 4 • 10** tóo”^ i wypraża w tenrperaturze od ok. 900°C do 1300°C.

2. lecktanj.ua przewodności elektrycznej warystorów

—-■»- i . ■ i ■ ~ ■    -ł j. i_-» i i n —m . =

Przewodność elektryczna wąglika krzemu jest związana z jego własność lani półpr zawodzącymi- Przewodność SIC wzrasta wraz z ilością dostarczonej energlił czy to w postaci energii pola elektrycznego, czy też energii cieplnej.

Ha przebieg charakterystyki naplęciowo-prądowej mają również wpływ zjawiska na powierzchniach stykowych ziaren, gdzie powstają warstwy zaporowe pochodzenia chemicznego (tlenki) lub fizycznego (ładunki przestrzenne) oraz zjawiska nagrzewania zestyków przy większych gęstościach prądu. Powierzchnia kryształu węglika krzemu zawiera wiele ostrych krawędzi. Hlędzy kryształaml tworzą się więc kontakty o różnych powierzchniach zestyku 1 wielkości szczelin. Ha powierzchni ziaren węglika krzemu znajdują się warstwy zaporowe o różnym charakterze przewodności elektrycznej powierzchni i jądra ziarna (złącza n-p i p-n). Ha ostrych krawędziach kryształów występuje aut o elektronów a emisja powodująca, że przy wzroście przyłożonego napięcia występuje zjawisko zamykania szczelin kontaktowych między ziarnami, co zwiększa efektywną powierzchnię przekroju, przez który płynie prąd i prowadzi do obniżenia rezystancji. Przy przepływie prądu pomiędzy oddzielnymi ziarnami występuje mlkronagrzew styku prowadzący również do wzrostu ich przewodności. Przy natężeniu pola elektrycznego od 10^ Vm^_1 do 10^ Vm^-^ następuje częściowe przebicie warstw pokrywających ziarna węglika krzemu. Zjawiska te (występujące na stykach 1 powierzchni kryształów) sprawiają, te charakterystyka uapię-eiowo-prądowa warystora wykonanego z SIC jest nieliniowa.

Dla wyjaśnienia mechanizmu przewodzenia elektrycznego tlenku cynku z domieszkami tworzy się teoretyczny model przewodnictwa, w którym ziarna ZnO odizolowane są od siebie barierami potencjałowymi. Ha styku *ziar-no-warstwy adsorbowane-zlarno* powstaje złącze n-p-n. Wysokość bariery zależy od rodzaju i ilości absorbowanych domieszek jonowych. Tak więc konduktanc ja warystora zależy od oddziaływani a elektronów przewodzących z baterią elektronową powstającą na granicach poszczególnych ziaren.

Przy małych natężeniach pola elektrycznego dominuje emisja termiczna elektronów przez barierę, dając prąd proporcjonalny do napięcia. Gdy natężenie pola zwiększy się, następuje zmniejszenie wysokości bariery 1 występuje przewodnictwo typu Schottky*ego. Jest to przewodnictwo, w którym elektrony pobudzone termicznie przechodzą pod barierą o wartości zmniejszonej przez doprowadzone pole elektryczne. Przy bardzo dużych