Electrical and Dielectric Properties of Zn-Pr-Co-Cr-Dy Oxides-based Varistors

The microstructure and electrical characteristics of Zn-Pr-Co-Cr-Dy oxides-based varistors were investigated with Dy$_2$ $O_3$ content in the range of 0.0∼2.0 ㏖%. As Dy$_2$ $O_3$ content is increased, the average grain size was decreased in the range of 18.2∼4.6 $\mu\textrm{m}$ and the ceramic density was decreased in the range of 5.49∼4.64 g/㎤. The incorporation of Dy$_2$ $O_3$ markedly enhanced the nonlinear properties of varistors more than 9 times in nonlinear exponent, compared with the varistor without Dy$_2$ $O_3$ The varistor with 0.5∼1.0 ㏖% Dy$_2$ $O_3$ exhibited the high nonlinearity, in which the nonlinear exponent is above 55 and the leakage current is below 1.0 ${\mu}\textrm{A}$. The donor concentration and the density of interface states were decreased in the range of (4.66∼0.25)${\times}$10$\^$18//㎤ and (5.70∼1.39)${\times}$10$\^$12//$\textrm{cm}^2$, respectively, with increasing Dy$_2$ $O_3$ content. The minimum dielectric dissipation factor of 0.0023 was obtained for 0.5 ㏖% Dy$_2$ $O_3$, but further addition of Dy$_2$ $O_3$ increased it.

Zn-Pr-Co-Cr-Dy 산화물계 바리스터의 전기적, 유전적 특성

Dy$_2$ $O_3$의 첨가량이 0.0∼2.0 ㏖% 범위인 Zn-Pr-Co-Cr-Dy 산화물계 바리스터의 미세구조 및 전기적 특성을 조사하였다. Dy$_2$ $O_3$의 첨가량을 증가시킴에 따라 평균 결정립 크기는 18.2∼4.6 $\mu\textrm{m}$ 범위로 감소하였으며, 세라믹스 밀도는 5.49∼4.64 g/㎤ 범위로 감소하였다 Dy$_2$ $O_3$가 첨가된 바리스터는 Dy$_2$ $O_3$가 첨가되지 않은 바리스터에 비해 비직선 지수가 9배이상 증가하는 현저한 비직선성의 증가를 나타내었다. 0.5∼l.0 ㏖% 범위의 Dy$_2$ $O_3$가 첨가된 바리스터는 비직선 지수가 55 이상이고 누설전류가 1.0 $\mu\textrm{A}$ 이하의 높은 비직선성을 나타내었다. C-V특성에 있어서, 도너농도 및 계면상태밀도는 Dy$_2$ $O_3$의 첨가량 증가에 따라 각각 (4.66∼0.25)${\times}$$10^{18}$/㎤, (5.70∼1.39)${\times}$$10^{12}$/$\textrm{cm}^2$ 범위에서 감소하는 경향을 나타내었다. 유전손실계수는 Dy$_2$ $O_3$의 첨가량 증가에 따라 0.5 ㏖% 첨가시 최소치 0.0023을 정점으로 하여 다시 증가하는 경향을 나타내었다.