Título

CARACTERÍSTICAS MICROESTRUTURAIS E COMPORTAMENTO ELÉTRICO DE CERÂMICAS VARISTORAS À BASE DE ZnO-SnO2

MICROSTRUCTURAL CHARACTERISTIC AND ELETRIC COMPORTAMENT OF VARISTOR CERAMICS BASED ZnO-SnO2

Autoria

Juliana Mesquita de Andrade; Rodrigo Dias; José Geraldo de Melo Furtado; Fernando Cosme Rizzo Assunção

DOI

10.5151/1516-392X-24323

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Resumo

Em sistemas cerâmicos policristalinos as homojunções e heterojunções podem apresentar comportamento elétrico desde completamente ôhmico até com elevada característica retificadora, que no limite é a base do comportamento varistor, o qual é o dispositivo de proteção de sistemas e equipamentos eletro-eletrônicos contra sobretensões mais utilizado. Os óxidos de zinco (ZnO) e de estanho (SnO2) são, individualmente, base dos varistores com melhores comportamentos elétricos. Este trabalho, com base nas caracterizações estruturais por técnicas de microscopia eletrônica de varredura e análises termodilatométricas, e na caracterização elétrica e dielétrica, avalia as propriedades varistoras de cerâmicas à base do sistema misto ZnO-SnO2. Verifica-se a formação de um sistema polifásico apresentando homojunções e heterojunções com diferentes características morfológicas e graus de densificação, exibindo ainda comportamento eletrotérmico com predomínio de características varistoras em função da dopagem da matriz mista ZnO-SnO2. Os resultados obtidos evidenciam a tendência da formação de espinélio (Zn2SnO4) em presença de grãos de SnO2 e do estabelecimento de comportamento varistor (coeficiente de não-linearidade > 10), que pode ser aperfeiçoado por dopagem adicional e por tratamentos térmicos, principalmente quanto à redução da corrente de fuga e da ampliação e estabilização da região não-linear da curva tensão x corrente elétrica.

 

In polycrystalline ceramic systems the homojunctions and heterojunctions can present electric behavior from completely ohmic until high rectifying characteristic, that the limit is based varistor behavior, which is the protection device of systems and electronic equipments against overvoltages more used. The zinc oxide (ZnO) and of tin (SnO2) are, individually, basis of varistors with better electrical behaviors. This work, based on structural characterizations by techniques scanning electron microscopy and termodilatométric analyzes, and the electrical and dielectric characterization, evaluating the varistor properties of ceramics based mixed system ZnO-SnO2. There is the formation of a multiphase system having homojunctions and heterojunctions with different morphological characteristics and densification degree, still showing electrothermal behavior with predominant characteristic varistor function of doping in the mixed matrix ZnO-SnO2. The results obtained evidence the trend of spinel formation (Zn2SnO4) in the presence of SnO2 grains and the establishment of varistor behavior (coefficient of non-linearity > 10), can be improved by additional doping and heat treatment, mainly on the reduction of leakage current and expansion and stabilization of non-linear region of the curve voltage x current.

Palavras-chave

Varistores; Cerâmicas varistoras; Cerâmicas eletrônicas; Óxidos metálicos; Caracterização microestrutural; Comportamento elétrico

Varistor; Varistor ceramics; Electronic ceramics; Metal oxides; Microstructural characterizations; Electrical behavior