بررسی خواص الکتروفیزیکی واریستورهای ترکیبی تهیّه شده براساس گالیم آرسنید و پلیمر (پلی آنیلین)

ولتاژهای گذرای داخلی یا تخلیه های الکترواستاتیکی خارجی خسارت های جبران ناپذیری به سیستم های الکتریکی و الکترونیکی، که حساسیت زیادی به ولتاژهای ناخواسته ی مختلف دارند، وارد می کنند. بنابراین، باید روشی برای حفاظت از قطعات الکترونیکی در برابر این ولتاژها در نظر گرفته شود. یک روش عملی برای غلبه بر ولتاژهای ناخواسته، استفاده از نیم رساناهای هوشمند برای محافظت از چنین سیستم هایی می باشد. این مقاومت های غیرخطی متغیر که با داشتن خواص الکتریکی مناسب توانایی تشخیص و محدودسازی سریع و مکرر ولتاژهای گذرا را دارند، واریستور نامیده می شوند. در جهت نیل به هدف اصلی این پروژه، که معرفی واریستورهایی با ولتاژ آستانه پایین می باشد، ابتدا نقش کاهش ضخامت واریستورهای ترکیبی اکسید روی و سپس تأثیر جایگزینی گالیم آرسنید، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهند که اگرچه در هر دو نوع واریستور داشتن ساختار دانه ای مسئول رفتار غیر خطی آن ها است، اما ولتاژ شکست واریستورهای گالیم آرسنید- پلیمر به طور مشخص از ولتاژ شکست واریستورهای اکسید روی- پلیمر کمتر است. نتایج بدست آمده برای واریستورهای اکسید روی – پلیمر را که به روش ریزش محلول روی زیر لایه تهیه شده بودند، می توان به این صورت خلاصه نمود که با افزایش مقدار اکسید روی در ساختار واریستور، ولتاژ شکست، پسماند و جذب نمونه ها افزایش و ضریب غیر خطی، جریان نشتی و گاف انرژی نوری آن ها کاهش می یابد. در مورد واریستورهای گالیم آرسنید – پلیمر، مشخصه های واریستور به صورت تابعی از مقدار مواد اولیه، شرایط سنتز و شرایط محیط کار مطالعه شد که خلاصه نتایج بدست آمده به صورت زیر است: 1) با افزایش مقدار گالیم آرسنید در ساختار واریستور ترکیبی، ولتاژ شکست و گاف انرژی نوری نمونه ها کاهش و ضریب غیر خطی، جریان نشتی، پسماند، هدایت الکتریکی، انرژی فعال سازی الکتریکی تراز دهنده، جذب و انرژی فعال سازی نوری تراز دهنده در آن ها افزایش می-یابد. 2) با ثابت نگه داشتن مقدار گالیم آرسنید و تغییر مقدار پلی آنیلین در ساختار نمونه ها، اولین نتیجه این است که برای حصول رفتار غیر خطی، افزودن پلی آنیلین به مواد اولیه اجتناب ناپذیر است. با افزایش مقدار پلی آنیلین، ولتاژ شکست، جذب، گاف انرژی نوری و انرژی فعال سازی نوری تراز دهنده نمونه ها کاهش و ضریب غیر خطی، جریان نشتی، پسماند، هدایت الکتریکی و انرژی فعال سازی الکتریکی تراز دهنده ی آن ها افزایش می یابد. 3) گرچه بازپخت نمونه ها در یک دمای ثابت و تا یک زمان مشخص، که بستگی به مقدار مواد اولیه دارد، ولتاژ شکست را افزایش و جریان نشتی را کاهش می دهد اما، افزایش زمان بازپخت به کاهش ولتاژ شکست و افزایش جریان نشتی می انجامد. 4) افزایش دمای محیط کار واریستور، ولتاژ شکست، ضریب غیر خطی و پسماند آن را کاهش و هدایت الکتریکی و جریان نشتی را افزایش می دهد. 5) با افزایش دمای سنتز نمونه ی واریستوری، ولتاژشکست، ضریب غیر خطی، جذب و انرژی فعال سازی نوری تراز دهنده ی آن افزایش و جریان نشتی، پسماند و ارتفاع سد پتانسیل آن کاهش می یابد. افزایش دمای سنتز به دمایی بیشتر از نقطه ی ذوب پلی اتیلن رفتار غیر خطی نمونه را از بین می برد. 6) افزایش فشار ساخت بر نمونه ی واریستوری در فرآیند تهیه، ولتاژشکست، ضریب غیر خطی، پسماند، جذب و انرژی فعال سازی نوری تراز دهنده ی آن را افزایش و جریان نشتی و ارتفاع سد پتانسیل آن را کاهش می دهد. 7) اعمال ولتاژ متناوب بر واریستور، ولتاژ شکست را کاهش و جریان نشتی آن را در حدود دو برابر افزایش می دهد. 8) تأثیر افزایش فرکانس ولتاژ اعمالی بر واریستور به صورت کاهش ظرفیت الکتریکی، ثابت دی-الکتریک و راکتانس و افزایش هدایت الکتریکی آن نمود می یابد. 9) در نهایت، نگرشی بر تصاویر sem و طیف پراش پرتو ایکس نمونه های واریستوری، تحلیل رفتار آن ها را امکان پذیر می سازد.