Title

EFEITOS DO TRATAMENTO DE RECOZIMENTO SOBRE AS CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS E NA DEGRADAÇÃO DE CERÂMICAS VARISTORAS À BASE DE ÓXIDO DE ZINCO

EFFECTS OF THE ANNEALING TREATMENT ON THE ELECTRICAL AND DEGRADATION CHARACTERISTICS OF ZINC OXIDE-BASED VARISTOR CERAMICS

Authorship

Furtado, José Geraldo de Melo; Saléh, Luiz Antônio; Serra, Eduardo Torres; Lima, Jorge Henrique Greco

Furtado, José Geraldo de Melo

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Saléh, Luiz Antônio

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Serra, Eduardo Torres

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Lima, Jorge Henrique Greco

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DOI

10.5151/2594-5327-0150

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Abstract

Um problema central da tecnologia de varistores diz respeito ao comportamento da corrente de fuga que ocorre nestes dispositivos, estando relacionado às limitações no desempenho e na confiabilidade destes supressores de sobretensões. Este trabalho tem por objetivo avaliar os efeitos do tratamento de recozimento sobre as características elétricas de varistores à base de óxido de zinco (ZnO), tanto para varistores baseados no sistema ZnO-Bi2O3, quanto para o caso de varistores de ZnO dopados com terras-raras (ZnO-Pr6O11), os quais foram produzidos através do método cerâmico convencional. O tratamento térmico de recozimento foi efetuado em temperaturas na faixa de 600 a 8000C durante intervalos de tempo compreendidos entre uma e seis horas. Caracterização elétrica consistindo na determinação das curvas tensão versus corrente, tensão versus capacitância e avaliação do comportamento da componente resistiva da corrente de fuga em função do tempo e da temperatura foi efetuada para avaliar os efeitos do tratamento de recozimento sobre as características elétricas e a estabilidade eletrotérmica dos varistores produzidos. Os resultados evidenciam que o tratamento de recozimento promove a estabilização das cerâmicas varistoras estudadas, mediante redução da corrente de fuga. Os melhores resultados foram obtidos na faixa de temperatura de 600 a 7000C e com um tempo de recozimento igual a quatro horas. Em geral, os varistores à base de ZnO dopados com terras-raras apresentaram maior grau de estabilização que os varistores convencionais quando submetidos às mesmas condições de tratamento térmico.

The behavior of the leakage current that occurs in varistor ceramics is a central problem of the varistor technology. It limits the performance and the reliability of these surge voltage suppressors by means of the reduction of their electrothermal stability. The aim of this work is to evaluate the effect of the annealing thermal treatment on the electrical characteristics of the zinc oxide (ZnO)-based varistors. Conventional (ZnO-Bi2O3-based) and ZnO-Pr6O11-based varistor ceramics obtained by conventional ceramic processing were heat treated and their electrical and degradation characteristics were analyzed. Electrical characterization from voltage- current and voltage-capacitance data, besides of the heat dissipation factor and X- ray diffraction analysis were used to evaluate the effect of the annealing treatment on the electrical characteristics and the electrothermal stability of the produced varistors. The results of this study denote that the annealing treatment resulted in stabilization of the varistor ceramics studied, by means of the reduction of the leakage current, which is not occasioned by phase changes. The best results were obtained in the 600-7000C temperature range and four hours of annealing time. In general, the rare- earth-ZnO-based varistor ceramics present better electrothermal stabilization level against degradation than conventional varistors when under the same thermal treatment conditions.

Keywords

Varistores; Eletrocerâmicas; Tratamento de recozimento.

Varistor ceramics; Eectroceramics; Annealing treatment.