СЕНСОРИ ВОЛОГОСТІ НА ОСНОВІ НАПІВПРОВІДНИКОВОЇ ВАРИСТОРНОЇ КЕРАМІКИ SnO2-Co3O4-Nb2O5-Cr2O3

Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Sensor Electronics and Microsystem Technologies; Том 15, № 3 (2018); 19-30
Сенсорная электроника и микросистемные технологии; Том 15, № 3 (2018); 19-30
Сенсорна електроніка і мікросистемні технології; Том 15, № 3 (2018); 19-30
ISSN: 1815-7459
2415-3508
Popis: The varistor effect in SnO2 -Co3 O4 -Nb2 O5 -Cr2 O3 ceramics with different additions is accompanied by a strong humidity-sensitivity effect in the low-field electrical conductivity. The low-field electrical conductivity and dielectric permittivity of ceramics are increased when air relative humidity rises from 10 to 93%. Such effects are observed both in the samples prepared by solid-phase sintering without or with CaO addition and in the samples prepared by liquid-phase sintering with CuO or V2 O5 additions. The lowest humidity-sensitivity effect was found in the liquid-phase sintering samples due to the more solid structures and the secondary phases which are located between the SnO2 grains. For the studied samples the values of humidity sensitivity coefficient 1.8·103 -3.2·105 at low electric fields and the nonlinearity coefficient 30-57 at high electric fields (E1 = 5.3-7 kV·cm-1) were calculated. The properties of oxide ceramics are explained by electrical conductivity which is controlled by the grain-boundary potential barriers. The barrier height decreases with the increase both of air relative humidity at low electric fields and of voltage at high electric fields. Strong humidity sensitivity is a key factor for sensor application of SnO2 - based ceramics.
Варисторный эффект в SnO2 -Co3 O4 -Nb2 O5 -Cr2 O3 керамике с различными добавками сопровождался сильным влагочувствительным эффектом для электрической проводимости в слабом поле. Электропроводность в слабых полях и диэлектрическая проницаемость керамики увеличивались при повышении относительной влажности воздуха с 10 до 93%. Такие эффекты наблюдались как для твердофазных синтезированных образцов без или с CaO добавкой, так и для жидкофазных синтезированных образцов с CuO или V2 O5 добавками. Наименьшую влагочувствительность имеют жидкофазные синтезированные образцы в связи с их более плотной структурой и существующими вторичными фазами, которые размещаются между зернами SnO2 . Для исследованных образцов вычислены значения коэффициента влагочувствительности 1,8·103 -3,2·105 при слабых электрических полях и коэффициента нелинейности 30-57 при сильных электрических полях (E1 = 5,3-7 кВ·см-1). Свойства оксидной керамики объясняются электрической проводимостью, которая контролируется потенциальными барьерами на границах зерен. Высота барьеров уменьшается как при повышении относительной влажности воздуха при слабых электрических полях, так и напряжения при сильных электрических полях. Большая влагочувствительность является ключевым фактором для сенсорного использования керамики на основе SnO2 .
Варисторний ефект у SnO2 -Co3 O4 -Nb2 O5 -Cr2 O3 кераміці з різними домішками супроводжувався сильним вологочутливим ефектом для електричної провідності у слабкому полі. Електропровідність у слабких полях і діелектрична проникність кераміки збільшувались при зростанні відносної вологості повітря з 10 до 93%. Такі ефекти спостерігались як для твердо-фазних синтезованих зразків без або з CaO домішкою, так і для рідко-фазних синтезованих зразків з CuO або V2 O5 домішками. Найменшу вологочутливість мають рідкофазні синтезовані зразки у зв’язку з їх більш щільною структурою й існуючими вторинними фазами, які розташовуються між зернами SnO2 . Для досліджених зразків обчислені значення коефіцієнта вологочутливості 1,8·103 -3,2·105 при слабких електричних полях і коефіцієнта нелінійності 30-57 при сильних електричних полях (E1 = 5,3-7 кВ·см-1). Властивості оксидної кераміки пояснюються електричною провідністю, яка контролюється потенціальними бар’єрами на межах зерен. Висота бар’єрів зменшується як зі збільшенням відносної вологості повітря при слабких електричних полях, так і напруги при сильних електричних полях. Велика вологочутливість є ключовим фактором для сенсорного використання кераміки на основі SnO2 .
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: