Навигация
Обмеження та осциляції струму в напівпровідниковій кераміці
30066
знаков
0
таблиц
9
изображений
4. Обмеження та осциляції струму в напівпровідниковій кераміці
In2O3-Bi2O3
Оксидно-індієва кераміка з певними домішками має сублінійну вольт-амперну характеристику (ВАХ), на якій із збільшенням напруги зростання струму сповільнюється і спостерігається ділянка обмеження струму [1-3]. Для оксидно-індієвої кераміки з домішкою оксиду вісмуту ефект обмеження струму супроводжується пульсаціями струму, з частотою » 0,2-2 Гц, що виникають при постійній напрузі на зразку [4]. В роботі розглянуто електричні властивості кераміки системи In2O3-Bi2O3.
Ефект низькочастотних коливань при постійній напрузі на зразку має місце незалежно від матеріалу електродів та вмісту добавки Bi2O3 (у дослідженому діапазоні кількість добавки впливає лише на величину граничної напруги, з якої починається обмеження струму). На рис.4.1 наведено приклади ВАХ зразків кераміки системи In2O3-Bi2O3 із різними електродами. Як видно з рисунка, ефект обмеження струму має місце для усіх наведених типів електродів. В області напруг, де є обмеження струму (на рис.1 це U>100 В) ВАХ побудовано за середнім значенням величини струму, крім ВАХ, представлених кривими 5 і 6.
ВАХ зразків кераміки In2O3-Bi2O3 умовно можна розділити на три області (див. рис.4.1): 1 - область, де виконується закон Ома, 2 - область появи ефекту обмеження струму й виникнення коливань струму (приблизно від 60 до 110 В) і 3 - область, де постійний струм i амплітуда коливань струму з ростом напруги практично не змінюються.
Рис.4.1. ВАХ зразків кераміки In2O3-Bi2O3. 1 - область, де виконується закон Ома, 2 - область появи ефекту обмеження струму й виникнення коливань струму, 3 - область, де постійний струм i амплітуда коливань струму з ростом напруги практично не змінюються.
Для більш докладного дослідження коливань струму були зняті часові залежності струму I=I(t) для різних значень постійної напруги. Часові залежності було зареєстровано фотографуванням, з 10 секундною витримкою, екрана осцилографа, на якому відображався процес пульсації струму, при прикладанні до зразка постійної напруги. Кілька з них наведено на рис. 2.
Рис.4.2. часові залежності струму I=I(t) для різних значень постійної напруги зразків кераміки In2O3-Bi2O3
На залежностях струму від часу, знятих в області напруг, які відповідають ділянці 1 ВАХ, величина струму від часу не залежить і коливань не спостерігається, наприклад, часова залежність при 50 В (пряма лінія на рис.4.2). При прикладанні напруг, що відповідають ділянці 2 ВАХ, можна бачити процес появи коливань. Спочатку при досягненні порогової напруги виникають майже синусоїдальні коливання (синусоїда на рис. 4.2, відповідає напрузі 60 В). Потім із ростом напруги плавно зростає амплітуда коливань струму, з’являються синусоїдальні коливання з іншою частотою, як це видно з часових залежностей для 70 і 80 В на рис.4.2. Таким чином форма коливань змінюється від синусоїдального моногармонічного коливання (із частотою »1,75 Гц) до полігармонічного (i, можливо, навіть проявляється стохастичність коливального процесу), при цьому основна частота коливань зростає. Амплітуда коливань струму плавно зростає до 20 % від середньої величини струму. В області напруг, які відповідають ділянці 3 ВАХ, форма й частота коливань струму практично не змінюються з ростом напруги. Характерний вигляд коливань у цій області напруг демонструє часова залежність для 150 В (рис.4.2). Амплітуда ж коливань, проходячи через максимум при 200 В, із ростом напруги навіть дещо зменшується, як це видно з рис.4.3, де для кожної часової залежності було знайдено різниця між максимальною та мінімальною густиною струму.
Рис.4.3. Залежність напруги від густини струму.
На всіх досліджених зразках ефект обмеження струму завжди супроводжують коливання струму. Тому можна припустити, що це взаємозв´язані явища і пояснюються вони на підставі єдиного механізму електропровідності. Коливання, ймовірно, викликані захопленням носіїв заряду на деяких межах зерен (МЗ), що веде до зменшення струму i збільшення падіння напруги на ключових потенціальних бар’єрах, зростання польової емісії електронів із локалізованих станів та відповідного зменшення висоти бар’єрів та збільшення струму. Зростання амплітуди коливань призводить до прояви нелінійності ВАХ i процес перестає бути гармонічним, що пояснює зміну форми коливань струму, яка спостерігається при збільшенні напруги в області ділянки 2 ВАХ.
Список викоростанних джерел
1. Stolichnov I., Tagantsev A.. J.Appl.Phys., 1998,V.84,No.6, p.3216-3225.
2.Глот А.Б., Бондарчук А.Н. Неорганические материалы.,1999,т.35,N5,c.637-640.
3. Matsuoka M. Advances in Varistor Technology. Ceramic Transactions.,1989,V.3, Ed. by L.M.Levinson,,p.3-9.
4.Glot A.B. Advances in varistor Technology., 1989,V.3, Ed. by L.M.Levinson, p.194-203.
5. Гольдман Е.И., Ждан А.Г.,ФТП,1976,т.10,№10, с.1839-1845.
6. T.R.N.Kutty, V.Ravi. Materials Science and Engineering, 1994, B25,119-131.
7. Бонч-Бруевич В.Л, Звягин И.П., Миронов А.Г. Доменная электрическая неустойчивость в полупроводниках. - Москва: Наука,1972.
Похожие работы
... при тій же температурі. Температура в печі контролювалася за допомогою термопари, під’єднаної до регулятора температури (точність регулювання ± 5оС). 2.2 Рентгенографічні дослідження LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7 Рентгенографічне дослідження зразків LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7 проведено на рентгенівському дифрактометрі ДРОН – 3 в області кутів 12< Ө< 74о з використанням СоКα випромі ...
... параметрів при термоциклюванні, а саме ця особливість є принциповою для практичного використання. Перспективними для вирішення проблеми деградації об’ємних матеріалів з ФПМН є склокерамічні матеріали на основі компонента з фазовим переходом метал-напівпровідник. Такі матеріали можна отримати за керамічною технологією. Важливою вимогою до них, окрім стабільної поведінки при термоциклюванні, є ...
... розраховується на задану річну продуктивність для кожної стадії. 5.2. Визначення загальних технологічних показників цеху, що проектується: Коефіцієнт використання скломаси (КВС),%; КВС=, (5.1) де А – товарна продукція, т; Е – кількість звареної скломаси, т. КВС=. ...
0 комментариев