Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması

Fatih Apaydın; Ali Çelik; Yasemin Çelik

doi:10.35193/bseufbd.622699

Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması

Öz

ZnO esaslı varistörler sahip oldukları doğrusal olmayan akım-voltaj (I-V) özelliği ile elektronik devreleri ve devre elemanlarını voltaj dalgalanmalarına karşı korumaktadır. Doğrusal olmayan I-V özelliği sayesinde varistörler farklı voltaj değerlerinde farklı direnç gösterir. Varistörlerde kırılma voltajı olarak belirtilen kritik voltaj değeri aşıldığı takdirde, varistör daha iletken hale gelerek oluşan yüksek akımı kendi üzerinden geçirerek devreyi koruyan sigorta görevi görür.

Bu çalışmada ZnO-Bi₂O₃esasla varistörlere çeşitli nadir toprak elementi katkısının (Y₂O₃, Er₂O₃, Sm₂O₃, La₂O₃, Yb₂O₃) mikroyapısal ve elektriksel özelliklerine etkileri karşılaştırılmıştır. % 98,5 mol ZnO, % 1 mol Bi₂O₃, % 0,5 mol (Y₂O₃, Er₂O₃, Sm₂O₃, La₂O₃, Yb₂O₃) komposizyonunda beş farklı varistör hazırlanmıştır. Bu kompozisyonlarda hazırlanan numuneler 1100°C’de 10 °C/dk ısıtma/soğutma hızında 1 saat sinterlenmiştir. Sonrasında hazırlanan varistörlerin mikroyapısal ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. Yapılan analiz ve hesaplamalar sonucunda en küçük tane boyutu (4μm) La₂O₃ katkılı varistörde, en büyük tane boyutu (6,66 μm) Y₂O₃ katlı varistörde gerçekleşmiştir. Üretilen varistörlerin kırılma voltajı ( E_b) büyükten küçüğe doğru sırasıyla C, D, B, A ve E kodlu numunelerde 149, 142, 116, 114 ve 28 volt/mm olarak ölçülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Varistor,ZnO,SPS,Nadir topraklar

Kaynakça

Apaydin, F., Ozkan Toplan, O., & Yildiz, K. (n.d.). The effect of CuO on the grain growth of ZnO. Retrieved from https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs10853-005-6306-9.pdf
Ashraf, M. A., Bhuiyan, A. H., Hakim, M. A., & Hossain, M. T. (2011). Microstructure and electrical properties of Sm2O3 doped Bi2O3-based ZnO varistor ceramics. Materials Science and Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology, 176(11), 855–860. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2011.04.009
Bai, H., Li, S., Zhao, Y., Xu, Z., Chu, R., Hao, J., … Li, G. (2016). Influence of Cr2O3on highly nonlinear properties and low leakage current of ZnO-Bi2O3varistor ceramics. Ceramics International, 42(9), 10547–10550. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.03.042
Bernik, S., & Ai, B. (n.d.). Microstructural and electrical characteristics of Y 2 O 3 -doped ZnO–Bi 2 O 3 -based varistor ceramics.
Bernik, S., Daneu, N., & Rečnik, A. (2004). Inversion boundary induced grain growth in TiO2or Sb2O3doped ZnO-based varistor ceramics. Journal of the European Ceramic Society, 24(15–16), 3703–3708. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2004.03.004
Choi, S., Jung, H., & Kang, S. (2018). The correlation between surge energy capability and Bi2O3 volatilization in ZnO varistor, 2–6.
Desouky, O. (2016). ’ ’ Improvement of sintering , nonlinear electrical and dielectric properties of ZnO- based varistors doped with TiO2 ’ Improvement of sintering , nonlinear electrical , and dielectric, (April). https://doi.org/10.1088/1674-1056/25/6/068402
Hongyu, L., Hui, K., Dongmei, J., Wangzhou, S., & Xueming, M. (2007). Microstructure and Electrical Properties of Er2O3-Doped ZnO-Based Varistor Ceramics Prepared by High-Energy Ball Milling. Journal of Rare Earths, 25(1), 120–123. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(07)60057-X

Kato, T., & Takada, Y. (2013). Correlation between electrical properties and crystalline phases for ZnO-Bi2O3 based varistor ceramics with rare earth additives. Journal of Electroceramics, 31(1–2), 138–142. https://doi.org/10.1007/s10832-013-9816-x
Kim, C. H., & Kim, J. H. (2004). Microstructure and electrical properties of ZnO-ZrO2-Bi2O3-M3O4(M=Co, Mn) varistors. Journal of the European Ceramic Society, 24(8), 2537–2546. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2003.07.002
M., L. L., & R., P. H. (1986). Zinc oxide varistors ― a review. American Ceramic Society Bulletin, 65(4). Retrieved from http://www.refdoc.fr/Detailnotice?idarticle
Ma, S., Xu, Z., Chu, R., Hao, J., Liu, M., Cheng, L., & Li, G. (2014). Influence of Cr2O3on ZnO-Bi2O3-MnO2-based varistor ceramics. Ceramics International, 40(7 PART A), 10149–10152. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.02.035
Nahm, C.-W. (2011). Microstructure, electrical properties, and aging behavior of ZnO–Pr6O11–CoO–Cr2O3–Y2O3–Er2O3 varistor ceramics. Ceramics International, 37(8), 3049–3054. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.05.032
Nahm, C. W., & Shin, B. C. (2003). Highly stable nonlinear properties of ZnO-Pr6O11-CoO-Cr2O3-Y2O3-based varistor ceramics. Materials Letters, 57(7), 1322–1326. https://doi.org/10.1016/S0167-577X(02)00980-1
Senda, T., & Bradt, R. C. (1990). Grain Growth in Sintered ZnO and ZnO-Bi2O3 Ceramics. Journal of the American Ceramic Society, 73(1), 106–114. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1990.tb05099.x
Shen, B., Yao, X., Kang, L., & Peng, D. (2004). Effect of CuO or/and V2O5 oxide additives on Bi2O3–ZnO–Ta2O5 based ceramics. Ceramics International, 30(7), 1203–1206. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2003.12.101
Wang, M. H., Li, G., & Yao, C. (2011). Microstructure and electrical properties of Pr6O 11-Co3O4-MnCO3-Y2O 3-doped ZnO varistors. Ceramics International, 37(7), 2901–2905. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.03.076
Xu, D., Cheng, X. N., Wang, M. S., & Shi, L. Y. (2009). Microstructure and Electrical Properties of La2O3-Doped ZnO-Bi2O3 Based Varistor Ceramics. Advanced Materials Research, 79–82, 2007–2010. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.79-82.2007
Xu, Z., Bai, H., Ma, S., Chu, R., Hao, J., Chen, C., & Li, G. (2016). Effect of a Bi–Cr–O synthetic multi-phase on the microstructure and electrical properties of ZnO–Bi2O3varistor ceramics. Ceramics International, 42(13), 14350–14354. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.05.175
Zang, G. Z., Wang, X. F., Li, L. Ben, & Wang, D. D. (2017). The effect of Sm2O3on the microstructure and electrical properties of SiO2-doped SnO2-Zn2SnO4ceramic varistors. Ceramics International, 43(11), 8018–8022. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.03.100

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Fatih Apaydın ^*
0000-0002-6905-7465
Türkiye

Ali Çelik Bu kişi benim
0000-0001-6206-1587
Türkiye

Yasemin Çelik Bu kişi benim
0000-0003-3993-6095
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

26 Aralık 2019

Gönderilme Tarihi

21 Eylül 2019

Kabul Tarihi

2 Kasım 2019

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2019 Cilt: 6 Sayı: 2

DOI

https://doi.org/10.35193/bseufbd.622699

IZ

https://izlik.org/JA79WR75MK

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Apaydın, F., Çelik, A., & Çelik, Y. (2019). Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 415-423. https://doi.org/10.35193/bseufbd.622699

AMA

1.Apaydın F, Çelik A, Çelik Y. Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2019;6(2):415-423. doi:10.35193/bseufbd.622699

Chicago

Apaydın, Fatih, Ali Çelik, ve Yasemin Çelik. 2019. “Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması”. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 6 (2): 415-23. https://doi.org/10.35193/bseufbd.622699.

EndNote

Apaydın F, Çelik A, Çelik Y (01 Aralık 2019) Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 6 2 415–423.

IEEE

[1]F. Apaydın, A. Çelik, ve Y. Çelik, “Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması”, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 6, sy 2, ss. 415–423, Ara. 2019, doi: 10.35193/bseufbd.622699.

ISNAD

Apaydın, Fatih - Çelik, Ali - Çelik, Yasemin. “Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması”. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 6/2 (01 Aralık 2019): 415-423. https://doi.org/10.35193/bseufbd.622699.

JAMA

1.Apaydın F, Çelik A, Çelik Y. Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2019;6:415–423.

MLA

Apaydın, Fatih, vd. “Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması”. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 6, sy 2, Aralık 2019, ss. 415-23, doi:10.35193/bseufbd.622699.

Vancouver

1.Fatih Apaydın, Ali Çelik, Yasemin Çelik. Nadir Toprak Elementi İlaveli ZnO-Esaslı Varistörlerin Elektriksel Özelliklerinin Karşılaştırılması. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 01 Aralık 2019;6(2):415-23. doi:10.35193/bseufbd.622699