• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.35 no.5
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• pp.499-504
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• 1998

ZnO varistors having a composition of 98.0 mol% ZnO 1.0 mol% $Bi_2O_3$ 0.5 mol% $MnO_2$ were prepared by the Pechini process and the sintering behavior and electrical characteristics were studied. ZnO varis-색 powder with $1.5\mu\textrm{m}$ mean diameter and narow particle size distribution was obtained using the Pechni pro-cess. Typical intermediate stage grain growth of liquid phase sintering was observed by sintering at $1100^{\circ}C$ At this temperature ZnO varistors having uniform grain size and Bi-rich liquid phase distributed uniformly along grain boundaries were prepared. The nonlinear coefficients of the ZnO varistors were in the range of 40-60 The breakdown voltages of the varistors were nearly inversely propeortional to the grain size which reflects that ZnO varistors prepared by the Pechini process have uniform distribution of Bi-rich liquid phase along grain boundaries It is believed that the microstructures of ZnO varistors can be controlled effectively by using the Pechini process which makes the control of the electrical properties of ZnO varistors possible.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.21 no.1
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• pp.118-124
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• 2007

This paper presents the effects of the injected number and amplitude of impulse current on the service life of ZnO varistors for low voltages. To analyze the effects of lightning impulse currents on the performance of ZnO varistors, the measurements of resistive leakage current and power dissipation at the power frequency ac voltage before and after the injections of the $8/20[{\mu}s]$ impulse currents were made. As a consequence, the duration and amplitude of resistive leakage current flowing through ZnO varistor were increased with increasing the number of injections of the $8/20[{\mu}s]$ impulse currents. It is desirable that the service life of ZnO varistors should be evaluated as a function of the number and amplitude of lightning impulse current.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1315_1316
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• 2009

ZnO는 비선형 전류전압 특성으로 인해 급작스런 과전류로부터 회로를 보호하는 바리스터로 널리 사용되고 있다. 이러한 바리스터의 전기적 특성 및 미세조직을 제어하기 위하여 다양한 첨가물을 넣은 ZnO 바리스터의 미세구조에는 대부분의 입자에 wurtzite 구조의 결정학적 극성이 바뀌는 inversion boundary (IB)가 존재한다. ZnO의 비선형 전류전압 특성이 반도성의 ZnO 입자간 계면에 형성되는 쇼트키 장벽에 기인함을 감안할 때 계면의 결정화학적 특성에 영향을 주는 IB에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구에서 IB가 ZnO 바리스터의 성능에 미치는 영향을 규명하기 위하여 ZnO-$Bi_2O_3$에 각각 $Sb_2O_3$ 또는 $TiO_2$ 를 첨가하여 결정학적 특성이 서로 상반되는 IB를 유도하였고, 첨가량을 조절하여 모든 입자가 IB를 가지도록 하였다. 화학 에칭을 한 시편의 SEM 관찰을 통해 입자의 형상, 크기, 분포 및 IB의 결정학적 특성 등을 분석하였다. 각 시편의 바리스터 특성은 임피던스의 온도 의존성과 상온에서의 전류-전압 특성을 통해 평가하였다. 관찰된 전기적 특성들을 입내 IB의 결정학적 구조와 이로부터 결과되는 입계면의 극성의 차이를 통해 해석하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.310-310
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• 2010

ZnO 바리스터는 정전기 (ESD) 및 순간적인 써지(surge)로부터 전자기기 및 전자회로 등을 보호하기 위해 개발된 전자 세라믹스 소재이다. 최근 전자기기 등의 고속통신 추세에 따라 ZnO 바리스터는 높은 비선형 특성과 함께 보다 낮은 유전율 및 유전손실 특성이 특별히 요구되고 있다. 본 연구에서는 현재 양산되고 있는 Bi-계와 Pr-계 ZnO 바리스터가 아닌 새로운 조성계에 $Mn_3O_4$를 0.0~3.0 at% 첨가하여 소결 및 전기적 특성들 살펴보았다. 시편은 일반적인 세라믹 공정에 따라 제조하여 $1200^{\circ}C$에서 1 시간 공기 중에서 소결하였으며, 소결 및 전기적 특성과 유전 특성(밀도, 미세구조, I-V 특성, 유전율, 유전손실, ZnO 비저항)은 FE-SEM, Keithley237, Agilent 4294a 및 Agilent 4991a 장비를 사용하여 첨가제에 따른 ZnO 바리스터의 특성 변화를 관찰하였다. 그 결과 Mn이 0.2 at% 첨가한 계의 바리스터의 상대밀도는 95%, 비선형계수는 14, 유전율은 140 (at 1MHz), 손실값은 0.147 (at 1 MHz)를 나타내었다. 이를 통하여 새로운 바리스터 조성계에서 Mn의 첨가에 따른 효과에 대하여 논하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.100-100
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• 2009

ZnO 바리스터는 정전기 및 순간적인 surge로부터 전자기기 및 전자회로 등을 보호하기 위해 개발된 전자 세라믹스 소재이다. 최근 전자기기 등의 고속통신 추세에 따라 ZnO 바리스터는 높은 비선형 특성과 함께 보다 낮은 유전율 및 유전손실 특성이 특별히 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 양산되고 있는 Bi-계와 Pr-계 ZnO 바리스터가 아닌 새로운 조성계를 이용하여 Y 첨가량(0.1~3.0 at%)에 따른 ZnO 바리스터의 전기적 특성과 유전 특성을 살펴보았다. 시편은 일반적인 세라믹 공정에 따라 제조하여 $1200^{\circ}C$에서 3 시간 공기 중에서 소결하였으며, 소결 및 전기적 특성과 유전 특성(밀도, 미세구조, I-V 특성, 유전율, 유전손실, ZnO grain 비저항)은 FE-SEM, Keithley237, Agilent 4294a 및 Agilent 4991a 장비를 사용하여 Y 함량에 따른 ZnO 바리스터의 특성 변화를 고찰하였다. 그 결과, Y이 2.0 at% 첨가한 계의 바리스터 특성이 가장 우수하였다. 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Y 함량이 증가함에 따라 상대밀도는 94~96%로 증가하였으며, 평균입경은 증가하였다. 또한 유전율은 580~215 (at 1 MHz)로 Y 함량이 증가할수록 낮아졌다. 이를 통하여 새로운 바리스터 조성계에서 Y의 첨가 효과에 대하여 논하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.178-178
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• 2008

ZnO 바리스터는 인가되는 전압에 따라 저항이 변하는 전압 의존형 저항체이며 각종 전기 전자 정보통신용 제품에 정전기(ESD) 대책용 소자로 폭 넓게 사용되는 전자 세라믹스 부품이다. 특별히 Bi-based ZnO 바리스터는 다양한 상(phase)으로 구성되어 있으며 그 입계의 전기적 특성은 소량 첨가되는 dopant의 종류에 따라 다양하게 변하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 Bi-based ZnO 바리스터 (ZnO-$Bi_2O_3$, ZnO-$Bi_2O_3-Mn_3O_4$)에서 각종 유전함수$(Z^*,M^*,\varepsilon^*,Y^*,tan{\delta})$를 이용하여 입계의 주파수-온도에 대한 특성을 살펴 보았다. 일반적인 ZnO 바리스터 제조법으로 시편을 제작하여 78K~800K 온도 범위에서 각종 유전함수를 이용하여 복소 평면도(complex plane plot)와 주파수 응답도(frequency explicit plot)의 방법으로 defect level과 입계 특성(활성화 에너지, 정전용량, 저항, 입계 안정성 등)에 대하여 고찰하였다. ZnO-$Bi_2O_3$(ZB)계와 ZnO-$Bi_2O_3-Mn_3O_4$(ZBM)계 모두 상온 이하의 온도에서 $Zn_i$와 $V_o$의 결함이 나타났으며, 이들의 결함 준위는 각 유전함수에 따라 다소 차이가 났다. 입계 특성으로 ZB계는 이상구간(560~660K)을 전후로 1.15 eV $\rightarrow$ 1.49 eV의 활성화 에너지의 변화가 나타났지만, ZBM계는 이러한 현상이 나타나지 않았다. 또한 입계 전위 장벽의 온도 안정성에 대해서는 Cole-Cole model을 적용하여 분포 파라미터 (distribution parameter; $\alpha$)를 구하여 고찰하였다. ZB계의 입계 안정성은 온도에 따라 불안정해 졌지만, ZBM계는 안정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.328-329
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• 2005

ZnO 바리스터의 소결조건에 따른 바리스터 특성과 유전특성을 조사하였다. 소결조건에서 소결시간 및 시간에 따라 바리스터 전압의 변화를 볼 수 있었으며 적정소결온도에서 바리스터 전압 $V_{1mA}$ 및 $V_{10mA}/V_{1mA}$특성은 225 ~ 250. 0.85 ~ 0.9의 특성을 얻을 수 있었다. 특히, 유전특성의 경우 주파수에 따라 정전용량의 변화가 높은 온도에서 소결한 경우 높게 나타났으며 적정 소결온도에서는 유전율은 720 ~ 740, 유전손실은 2.5% 이하의 값을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.05b
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• pp.47-53
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• 2003

자발착화연소법과 분무열분해법을 동시에 적용한 초음파분무연소법을 이용하여 40~50nm 크기를 갖는 결정성 ZnO 분말을 합성하였다. 또한 바리스터로의 응용을 위해 Bi, Sb, Co, Mn을 초기출발원료인 Zn-nitrate에 첨가하여 복합조성의 ZnO계 바리스터 분말을 합성하였다. 합성된 바리스터의 분말을 성형 및 소결하여 전기적 특성을 관찰한 결과 Co를 첨가한 분말보다 Mn을 첨가한 분말에서 우수한 전기적 특성을 나타내었다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.4 no.4
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• pp.793-801
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• 2000

This paper presents the effect of lightning impulse current on ZnO varistors(390[V], 6.5[kA]) used in low-voltage AC mains as a protective device against transient overvoltages. The electrical characteristics of ZnO varistors are deteriorated by overtime impulse current, and a deteriorated ZnO varistor is brought to a thermal runaway and finally destroyed even in normal operating voltage. Therefore, it is important to estimate the changes of the electrical characteristics of ZnO varistors. A lightning impulse current standardized in IEC 61000-4-5 is applied to the varistors to accelerate deterioration, and the energy applied to the varistor at each time is about 12 [J]. In the experiment, various parameters such as leakage current, reference voltage are measured with the number of applied impulse current. Also, micro-structure changes of the varistors after applying the lightning impulse current of 200 times are compared. The electrical characteristics of the varistors are degraded by overtime impulse current, showing increase in leakage current and decrease in reference voltage.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.41 no.8
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• pp.605-609
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• 2004

The microstructure, electrical and dielectric characteristics of ZnO varistors were investigated at various metal oxide (NiO, MgO, and Cr$_2$O$_3$) additives. The average grain size was increased with addition of NiO while that was decreased with addition of Cr$_2$O$_3$-Thereby, the varistor voltage was higher in Cr$_2$O$_3$-added composition. Among varistors, the varistor added with Cr$_2$O$_3$ exhibited the highest nonlinearity, with 40.5 in the nonlinear exponent and 2.7 ${\mu}$A in the leakage current and its dielectric dissipation factor was relatively low value of 0.0589.