N. Raidl, B. Sartory, P. Supancic, R. Danzer

Moderne Methoden zur mikroskopischen Charakterisierung von ZnO Varistor-Korngrenzen

Modern Methods for the Microscopic Characterization of ZnO Varistor Grain Boundaries

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Untersucht werden keramische Varistoren aus Zinkoxid, deren elektrischer Widerstand beim Überschreiten eines kritischen Spannungsschwellwerts binnen weniger Nanosekunden um viele Größenordnungen abnimmt. Diese ungewöhnlichen Eigenschaften werden durch Ladungen verursacht, die in Korngrenzen eingebaut werden bzw. sich in der Nähe der Korngrenzen anreichern. Zinkoxidkristalle sind polar und piezoelektrisch. Daher hängen die Ladungen im Bereich der Korngrenzen und damit die elektrischen Eigenschaften des Varistors von der Orientierung der Kristalle zu den Korngrenzen und von den mechanischen Spannungen in den einzelnen Kristallen ab. In dieser Arbeit werden die Gefüge von ZnO-Varistoren, insbesondere die Größe und Verteilung der Körner und ihre Orientierung in Bezug auf die Korngrenzen charakterisiert. Dazu werden unter anderem Lock-In Thermographie mit einer Zielpräparation von stark stromdurchflossenen Korngrenzen und EBSD-Analysen verknüpft mit REM-Untersuchungen, Ionenätzen und nasschemischem Ätzen zur Bestimmung von Kristallorientierungen verwendet. An ausgewählten Korngrenzen wird auch der elektrische Widerstand in Abhängigkeit von der angelegten Spannung durch mikro-4 Polmessungen ermittelt.

Bibliographie
N. Raidl, B. Sartory, P. Supancic, and R. Danzer (2018). Modern Methods for the Microscopic Characterization of ZnO Varistor Grain Boundaries. Practical Metallography: Vol. 55, No. 4, pp. 192-202.
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ISSN 0032-678X