[논문]희토류 산화물 첨가에 따른 고압용 바리스터 전기적 특성

윤중락; 이창배

희토류 산화물 첨가에 따른 고압용 바리스터 전기적 특성
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윤중락 (삼화콘덴서공업 (주)) , 이창배 (삼화콘덴서공업 (주))

ZnO을 주원료로 하고 첨가제로 $Bi_2O_3$, $Sb_2O_3$, $Nd_2O_3$, CoO, $Cr_2O_3$, $MnO_2$, NiO를 고정한 후 $Y_2O_3$ 첨가량에 바리스터의 전기적 특성을 검토하였다. $Y_2O_3$ 첨가량이 증가할 수록 바리스터 전압이 직선적으로 증가함을 확인할 수 있으며 결정립계에 존재하는 스핀넬상에 $Y_2O_3$가 이차상으로 존재함을 확인 할 수 있었다. $Y_2O_3$ 첨가에 따라 ZnO 결정입자 성장을 방해하여 바리스터 전압을 증가시키는 반면 결정립의 크기를 불균일하게 하여 유전율을 감소시키고 유전손실은 증가함을 확인하였다. 본 연구 결과 $Y_2O_3$ 첨가로 바리스터 전압은 350 V/mm이상을 얻을 수 있으며 누설전류를 $1{\mu}A$이하로 하는 조성을 얻을 수 있었으며 소형 바리스터 제작이 가능함을 확인하였다.

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문제 정의

[1] 바리스터의 설계에 있어 바리스터 전압, 에너지 내량을 고려하여 제품의 그기를 결정하게 되며 소형화 및 경제성을 고려한 바리스터 원료의 개발이 요구된다. 따라서, 본 논문에서는 기존 연구 결과 조성에 [2] 희토류 원소인 Y2O₃ 를 추가로 첨가하여 바리스터의 단위 두께당 전압 및 유전특성을 조사하여 소형이면서도 높은 에너지 내량을 가지는 조성을 개발하고자 한다.

제안 방법

주조성에 丫?。3 를 0.3, 0.5 1.0 wt%를 조성식 에 맞게 칭량한 후 YTZ ball과 순수물를 매 체로하여 24시간 동안 볼밀 하였다. 혼합된 슬러리에 PVA, 이형제등을 첨가 후 스프레이 드라이어를 이용하여 40~100 um의 과립을 형성하엿、다.
혼합된 슬러리에 PVA, 이형제등을 첨가 후 스프레이 드라이어를 이용하여 40~100 um의 과립을 형성하엿、다. 과립을 15mm금형을 이용하여 높이 2.5m m의 성형체를 성형한 후 전기로를 이용하여 소결하였다. 소결시 승온속도는 분당 51로 하였으며 600C에서 2시간 탈 바인더 후 1150 〔의온도에서 2시간 소결하였다.
소결시 승온속도는 분당 51로 하였으며 600C에서 2시간 탈 바인더 후 1150 〔의온도에서 2시간 소결하였다. 소결 제품에 은(Ag) 전극을 도포한 후 550T에서 소결하여 리드선을 부착하여 에폭시 코팅 후 전기적 특성을 측정하였다. 전류-전압 특성은 High Voltage Source measure Unit ( Keithley 237)을 이용하여 측정하였으며 바리스터 전압(Vim a)는 전류가 1mA일 때의 전압이고 누설전류(II)는 0.
유전특성 은 Impedance Analyzer을 이용하여 100 Hz ~ 10 MHz 범위에서 주파수에 따른 용량 및 손실을 측정하였다. 시편의 미세구조 및 성분분석은 EDS를 부착한 SEM(JSM—6360, JoelX 이용하였으며 결정상 분석은 X —선 회절분석기 (Rigaku, D~max 220 0)를 이용하였다.
80\\#에서의 전류이다. 유전특성 은 Impedance Analyzer을 이용하여 100 Hz ~ 10 MHz 범위에서 주파수에 따른 용량 및 손실을 측정하였다. 시편의 미세구조 및 성분분석은 EDS를 부착한 SEM(JSM—6360, JoelX 이용하였으며 결정상 분석은 X —선 회절분석기 (Rigaku, D~max 220 0)를 이용하였다.

대상 데이터

Nd2O 3. CoO, Cr2O₃, MnO₂, NiO를 사용하였으며 주 조성은 1과 같다.
본 논문의 조성은 ZnO을 주원료로 하고 첨가제로 Bi2O₃, Sb2O3.Nd2O 3.

이론/모형

소결 제품에 은(Ag) 전극을 도포한 후 550T에서 소결하여 리드선을 부착하여 에폭시 코팅 후 전기적 특성을 측정하였다. 전류-전압 특성은 High Voltage Source measure Unit ( Keithley 237)을 이용하여 측정하였으며 바리스터 전압(Vim a)는 전류가 1mA일 때의 전압이고 누설전류(II)는 0.80\\#에서의 전류이다. 유전특성 은 Impedance Analyzer을 이용하여 100 Hz ~ 10 MHz 범위에서 주파수에 따른 용량 및 손실을 측정하였다.

성능/효과

2。3 첨 가에 의해 스핀넬상으로 존재하는 이 차상에 영향을 줌으로서 결정입을 성장을 방해하여 바리스터 전압을 증가시키는 것을 확인하였다.
연구 결과 丫2。3 첨가로 바리스터 전압은 350 V/mm이상을 얻을 수 있으며 누설전류를 1 /#이하로 하는 조성을 얻을 수 있음을 확인하였으며바리스터를 소형화 할 수 있는 가능성을 확인하였다.
첨가량에 따른 바리스터의 미세 구조로서 Zn。결정립과 2 차상이 존재함을 볼 수 있으며 첨가량이 증가함에 따라 계면에서의 2차 상이 증가하며 결정립의 크기가 작아짐을 볼 수 있으며 Y 이온이 2 차상으로 존재함을 확인할 수 있다
본 논문의 조성은 ZnO을 주원료로 하고 첨가제로 Bi2O₃, Sb2O3, Nd2O3, CoO, Cr2O₃, MnO₂, NiO를 고정한 후 Y2O₃ 첨가량에 따른 바리스터의 전기적 특성을 검토할 결과 첨가량이 증가할수록 바리스터 전압이 직선적으로 증가함을 확인할 수 있었다.
따름을 확인할 수 있었다. 특히, 0.5wt% Y2O₃ 첨가시 단위 두께당 전압 (Vsa)이 375 V/mm를 얻을 수 있었으며 누설전류는 1 # 이하의 우수한 특성을 얻을 수 있었다.

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