WO3-based varistors – A Review

Matéria (Rio J.), vol.21, no.1, Rio de Janeiro, jan/mar 2016, ISSN 1517-7076

Figura: Modelo de Schottky para barreira de potencial em varistores a base de ZnO.

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Writers: Marcelo Moizinho Oliveira , Pedro Alberto Pavão Pessoa, Ronilson Lopes Brito, José Hilton Gomes Rangel, Jomar Sales Vasconcelos, Elson Longo.

Keywords: electrical properties; WO3; varistors

Resumo: Varistores são elementos que fazem parte do sistema de transmissão e distribuição de energia elétrica ou de instalações elétricas especiais. Estes dispositivos são amplamente produzidos variando a escala, dependendo de sua aplicação, como dispositivos de baixa voltagem, com poucos grãos, exibindo ruptura de alguns volts, a vários kilovolts como usado em para-raios em rede de distribuição de energia. A física de operação dos varistores tem sido amplamente estudada e tem elementos comuns como barreiras Schottky formado na junção metal/semicondutor. Vários estudos têm sido desenvolvidos a fim de obter cerâmicas varistoras para aplicação em alta e baixa tensão. Dentre esses estudos encontram-se os varistores a base de ZnO, SnO2, TiO2 e mais recentemente os de WO3. Diferente das três composições citadas, os a base de WO3 apresentam comportamento varistor intrínseco devido a presença das fases monoclínica e triclínica. A adição de dopantes doadores e aceitadores de elétrons e o tratamento térmico em diferentes atmosferas também alteram as propiedades não lineares desses sistemas, uma vez que influencia na formação da barreira Schottky. Neste estudo foi realizada uma revisão sobre trabalhos relacionados a nova composição de cerâmica varistora a base de óxido de tungstênio (WO3).

Abstract: Varistors are elements that are part of electric power transmission and distribution systems or of special electrical installations. Varistors are manufactured in a wide variety of types, depending on their application, such as low-voltage devices with a layer of a few grains of thickness and low breakdown voltage, to varistors with a breakdown voltage of several kilovolts, such as those used in the lightning arresters of electric power distribution networks. Varistors, whose physical operation has been extensively studied, share common elements such as metal-semiconductor Schottky barrier junctions. Several studies have focused on the development of varistor ceramics for high and low voltage applications, including ZnO, SnO2, TiO2, and more recently, WO3-based ceramics. Unlike the first three compositions, WO3-based ceramics present an intrinsic varistor behavior because they contain monoclinic and triclinic phases. The addition of electron donor and acceptor dopants and heat treatments in different atmospheres also alter the non-linear properties of these systems, since they affect the formation of the Schottky barrier. This paper offers a review of the literature on the new varistor ceramic composition based on tungsten oxide (WO3).

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