Surface corona discharge characteristics of a dc corona charged ferroelectric pellet barrier have been investigated experimentally. Electric charges stored on the surfaces of the ferroelectric pellets by a dc corona discharge provide partial electric fields on the surfaces of the ferroelectric pellets, which could generate surface corona discharges on the ferroelectric pellets. This system utilizes both the surface discharges on the ferroelectric pellet barrier and the corona discharge between corona tip and mesh electrode. Positive and negative dc voltages were applied to the tip to generate partial discharges, and corona currents were estimated to investigate the buildup charge on ferroelectric pellets as a function of the applied time and the charge relaxation time constants of ferroelectric pellets. As a result, in the case of the negative corona discharge with the ferroelectric pellet barrier, the mean corona current and ozone generation increase greatly, and the surface discharges on the ferroelectric pellets can be fenerated efficiently. It is also found that, charge relaxation time, dielectric constants offerroelectric pellets, polarity of applied voltage and applied time affected to the surface discharges among the ferroelectric pellets.
A discharge plasma reactor using a ferroelectric pellet packed bed is now used as a removal means of pollutant gases, such as NOx, SOx and VOCs. When an ac voltage is applied to this plasma reactor, then the pellets are polarized, and great electric fields are formed at each top and bottom contact points of the ferroelectric pellets. Thus the points of each pellet become covered with intense corona discharges, where an electrophysicochemical reaction is taking place strongly However these strong discharges also elevate the temperature of the pellets greatly and concurrently decrease the output ozone generation, as a result, the overall removal efficiency of gas becomes decreased greatly A new configuration of discharge plasma reactor using a ferroelectric pellet layer and a wire-to-wire electrode has been proposed and investigated experimentally. It is found that an intensive microdischarge is taking place on the surface of ac corona-charged ferroelectric pellet layer of the proposed reactor, which concurrently enhances the efficiency of plasma generation greatly And, this type of configuration of plasma reactor utilizing a wire-to-wire electrode and a ferroelectric pellet layer could be used as one of effective plasma reactors to remove pollutant gas.
Surface corona discharge characteristics of a ac corona charged ferroelectric pellet barrier have been investigated experimentally. Electric charged stored on the surfaces of the ferroelectric pellets by a at corona discharge provide partial electric fields on the surfaces of the ferroelectric pellets, which could generate surface corona discharges on the ferroelectric pellets. This system utilizes both the surface discharges on the ferroelectric pellet barrier and the corona discharge between wire electrodes. As a result, in the case of the corona discharge with the ferroelectric pellet barrier, the mean corona current and ozone generation increase greatly, and the surface discharges on the ferroelectric pellets can be generated efficiently. It is also found that, the ferroelectric pellet barrier discharge reactor had better discharge characteristics for plasma generation than the wire-to-wire discharge reactor without pellets.
A new type of nonthermal plasma reactor utilizing ferroelectric pellets is proposed to generate nonthermal plasma efficiently, which is used for simultaneous control of various pollutant gases. Electric charges stored on ferroelctric pellets by corona discharge between a corona tip and a mesh electrode provide partial electrical discharges among ferroelectric pellets. These partial electrical discharges can enhance partial discharges around the surface of ferroelectric pellets. This method utilizes wide reacting area of ferroelectric pellets and partial discharge. Positive and negative dc voltage are applied to the corona tip to generate partial discharges, and corona currents are estimated to investigate charge storage on ferroelectric pellets as function of time and charge relaxation time constants of ferroelectric pellects. As a result, charge relaxationtime, dielectric constants of ferroelectric pellets, polarity of applied voltage and applied time influence partial discharges among ferroelectric pellect.
Ferroelectric의 강유전체 소구들을 충전한 원통형의 비열 방전 플라즈마 반응기를 설계 제작하였으며, 강유전체 층방전 구조를 구성하는 평판(20 mm 간격) 금속망 전극 사이에 직경 2.0 mm인 $SrBiTaO_9$ (SBT) 소구들을 위치시키고 고압의 교류 전원을 인가하였다. SBT 소구는 상온($25^{\circ}C$)에서 150, 큐리온도($335^{\circ}C$)에서 500의 유전상수를 가졌다. 플라즈마 반응기에서 오존 생성속도는 거의 인가전압의 증가에 비례하였으며, SBT 소구들이 충전된 경우, 20 kV 이상의 인가전압에서 오존 생성속도는 급격하게 증가하였다. 부코로나 방전에서 오존 생성속도가 정코로나 방전에서의 경우보다 높았다. 그러나 톨루엔 및 메틸렌클로라이드의 분해율은 생성된 오존 농도에 비례하여 증가하지 않았다.
최근 탈취, 탈색, 정수처리 및 배연가스의 정화에 많이 이용되고 있는 오존의 효과적인 발생에 많은 관심이 모아지고 있다. 전기 방전에 의한 오존 발생 방법 중 유전체 배리어 방전이 보다 낮은 전력을 소모하며, 또한 저전압 동작이 가능하여 가장 효과적인 것으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 오존발생농도 및 에너지효율을 개선하기 위하여 알루미나 유전체 및 알루미나 유전체와 알루미나 비드를 충진한 무성방전관을 제작하여 무성방전특성을 연구하였다. 또한 오존발생특성을 무성방전특성과 연관하여 논하였으며, 특히 방전시 유전체에 축적되는 벽전하 및 소비전력특성의 관점에서 논하였다. 결과, 비드를 가진 방전관의 경우 축적되는 벽전하량은 비드가 없는 방전관에 비하여 약 2.5배 정도였으며, 발생되는 오존농도 및 에너지 수율 또한 개선되었다.
비휘발성 메모리 Fe-RAM은 빠른 정보처리 속도와 전원공급이 차단되었을 때도 계속 정보를 유지할 수 있는 비휘발성 특징과 더불어 저전압, 저전력 구동의 장점이 있어서, 차세대 메모리로 많은 주목을 받고 있다. FeRAM에 사용되는 강유전체는 주로 Pb(Zr,Ti)$O_3$가 적용되었는데, 최근에는 비납계 강유전체의 연구도 활발히 이루어지고 있다. 이러한 비납계 강유전체 중에서 가장 특성이 우수한 물질은 $(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) 이다. 그런데 BLT는 결정 방향에 따른 강한 이방성의 강유전 특성을 나타내기 때문에 BLT 박막을 이용하여 Fe-RAM 소자 등을 제작하기 위해서는 결정의 방향성을 세심하게 제어하는 것이 매우 중요하다. 지금까지 연구된 BLT 박막의 방향성 조절결과를 보면, BLT 박막을 스핀 코팅 법 (spin coating method)으로 증착하고, 핵생성 열처리 단계를 조절하여 무작위 방향성을 갖는 박막을 제조하는 방법이 일반적이었다. 그런데 이러한 스핀 코팅법에서의 핵생성 단계의 제어는 공정 조건 확보가 너무 어려운 단점이 있다. 이러한 어려움을 극복할 수 있는 대안은 스퍼터링 증착법(sputtering deposition method), PLD (pulsed laser deposition)법 등과 같은 PVD (physical vapor deposition) 법의 증착방법을 적용하는 것이다. PVD 법으로 증착하는 경우에는 이미 박막 내에 무수한 결정핵이 존재하기 때문에 핵생성 단계가 필요가 없게 된다. PVD 증착법의 적용을 위해서는 타겟의 제조 및 평가 실험이 선행되어야 한다. 그런데 벌크 BLT 재료의 소결공정 조건과 전기적 특성에 관한 연구 결과는 거의 발표가 되지 않고 있다. 본 실험에서는 $Bi_2O_3,\;TiO_2,\;La_2O_3,\;Nb_2O_5\;and\;Al_2O_3$ 분말들을 이용하여 최적의 조성을 구하기 위하여 $Nb^{+5}$ 와 $Al^{+3}$을 $Ti^{+4}$ 자리에 소량 치환시켜 제조하였다. 혼합된 분말을 하소 후 pellet 형태로 성형하여 소결을 실시하였다. 시편을 1mm 두께로 연마하고, 양면에 silver 전극을 인쇄하여 전기적 특성을 측정하였다. 측정결과 $Ti^{+4}$ 자리에 $Nb^{+5}$를 치환하여 제조한 시편에서 $2P_r{\sim}31\;{\mu}c/cm^2$정도의 매우 우수한 특성을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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