| 초록 |
ZnO계 바리스터는 전력계통과 전자기기에서 과전압 및 각종 써지(surge)로부터 회로 등을 보호하는 소자로 디스크와 칩 형의 다양한 제품이 판매되고 있다. 시판되고 있는 ZnO 바리스터는 조성적 측면에서 액상소결 첨가제의 종류에 따라 크게 Bi-계와 Pr-계로 대별되며, V-계는 900℃에서 소결이 가능하지만 바리스터 특성이 Bi-계 보다 낮아 특성 개선을 위한 연구가 계속되고 있다. Bi-계의 결함(defects)과 입계 특성은 첨가하는 도펀트에 따라 크게 변하며, 특성 개선을 위하여 다양한 도펀트의 역할을 체계적으로 분석하여 최적화하는 작업이 반드시 필요하다. 따라서 본 연구에서는 ZnO-Bi2O3계에 비선형성을 크게 개선시키는 Mn3O4와 안정성을 다소 높이는 것으로 알려진 NiO를 복합 첨가함에 따라 발현하는 결함과 입계 특성을 I-V, admittance spectroscopy, 유전함수(dielectric functions: Y*, Z*, tanδ, ε*, M*)를 이용하여 분석하였다. 그 결과, Mn 단독 첨가 때 보다 다소 낮은 바리스터 특성이 관찰되었으며, 다양한 유전함수를 통하여 2 종류의 도너형 결함(0.17~0.20, 0.30~0.33 eV)과 2 종류의 입계(0.09~0.96 eV, 1.2 eV)가 공존하는 것이 확인되었다. 입계 전위장벽의 온도에 대한 균일성은 Cole-Cole 모델의 distribution parameter(α-factor; 0 ≤ α＜ 1)로 평가하였다. 이러한 결과들을 토대로 ZnO-Bi2O3계 바리스터에서 Mn과 Ni의 동시 첨가 효과에 대하여 결함과 입계 특성을 중심으로 종합적으로 분석하여 설명하였다. |
