Grain Boundary Trap Levels in ZnO-based Varistor

ZnO계 바리스터의 입계포획준위

The trap levels of ZnO-based varistor are obtained by Isothermal Capacitance Transient Spectroscopy method. Here ICTS measuring system consists of YHP 4192A Impedance Analyzer and a personal computer for the data acquisition. Between $-40^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$, the grain boundary trap levels of 0.48 and 0.94eV were detected for $ZnO-Bi_2O_3-MnO$ system. The hole omission spectra are observed in the case of the addition of CoO into the $ZnO-Bi_2O_3$ system, while the electron emission spectra are detected in the case of the addition of MnO. The nonlinear resistance coefficient $\alpha$ increases with the decrease of the dormer concentration. Finally, the trap level density of $ZnO-Bi_2O_3-MnO$ system is found to decrease with the amount of CoO, while $\alpha$ is found to increase with the amount of CoO.

등온용량과도분광법(Isothermal Capacitance Transient spectroscopy)을 이용하여 ZnO 바리스터의 포획준위를 결정하였다. 여기서 등온용량과도분광기는 YHP 4192A 임피던스 Analyzer와 데이터해석을 위한 개인용 컴퓨터로 구성된다. 이 실험에서 우리는 $ZnO-Bi_2O_3$에 MnO 및 CoO를 첨가한계에서 $-40^{\circ}C~60^{\circ}C$ 온도범위에서 0.28, 0.48, 0.50, 0.94eV 등의 입계포획준위가 존재함을 볼 수 있었다. 또한, $ZnO-Bi_2O_3$계는 CoO를 첨가하면 hole에 의한 emission특성을 나타내고, MnO를 첨가하면 전자에 의한 emission특성을 나타냄을 알 수 있었다. 그리고 비 직선저항계수 $\alpha$는 도너농도의 감소에 직접적으로 비례하였으나, 포획준위의 밀도와는 별다른 비례관계를 발견할 수 없었다. 결론적으로 $ZnO-Bi_2O_3-MnO$계에 CoO를 첨가함에 따라 $\alpha$값이 증가하는 한편, 포획준위밀도는 CoO의 첨가로 감소함을 알 수 있었다.