Материал для нелинейных резисторов

 

МАТЕРИАЛ ДЛЯ НЕЛИНЕЙНЫХ РЕЗИСТОРОВ,содержащий оксид цинка, оксид висмута и диоксид кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости 5 -образной вольт-амперной характеристики , он содержит указанные компоненты в следующем количественном соотношении, мас.%: Оксид висмута 13,5-67,5 Оксид цинка25-85 Диоксид кремния 1,5-7,5 СО sl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) Н Ol С 7 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3554450/24-21 (22) 21.02.83 (46) 30.10.84. Бюл. 9 40 (72) A.Á.Ãëîò и A.Ï.ÇëoáHí (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 621 ° 316 8 (088 ° 8) (56) 1.Патент Великобритании

9 1333435, кл. Н 01 С 7/10, 1973.

2.Патент Франции 9 2104172, кл. Н 01 С 7/00, 1972.

3.Заявка Японии 9 57-33681, кл. Н 01 С 7/10, 1982 (прототип) . (54) (57) NATEPHAJI ДЛЯ НЕЛИНЕЙНЫХ

РЕЗИСТОРОВ, содержащий оксид цинка, оксид висмута и диоксид кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости

5 -образной вольт-амперной характеристики, он содержит указанные компоненты в следующем количественном соотношении, мас.В:

Оксид висмута 13 5-67,5

Оксид цинка 25-85

Диоксид кремния 1,5-7,5

1121704

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления нелинейных резистив. ных элементов с участком отрицательного дифференциального сопротивления на вольтамперной характеристике(BAX) которые не содержат р — п-перехода.

Известен материал, представляющий собой порошок частично восстановленного оксида металла (Zn, Cu, Fe .РЬ, Aj? и др.), заполимеризован- 10 ный в эпоксидной смоле (1) .

Однако, несмотря на наличие нескольких низкоомных состояний, на

BAX элементов из этого материала отсутствует участок отрицательного 15 дифференциального сопротивления (ОДС)

Известны оксидные стеклообразные материалы для Резисторов элементов с ОДС (2) .

Однако BAX резистивных элементов не являются 5 -образными, т.е. участок ОДС простирается до столь высоких значений тока, при которых происходит деградация элемента. Такой вид ВАХ обусловлен джоулевым нагревом, что затрудняет применение резистивного элемента на высоких час тотах.

Наиболее близким к предлагаемому является материал для нелинейных резисторов, содержащий оксид цинка, оксид висмута и диоксид кремния (3) .

Хотя BAX элементов из этого материала и имеют участок ОДС, последний не сменяется участком положительного дифференциального сопротивления при 35 увеличении тока, т.е. BAX элемента чаще всего не является 5 -образной.

Цель изобретения — повышение воспроизводимости 5 -образной вольтамперной характеристики резисторов. 4р

Поставленная цель достигается тем, что материал для нелинейных резисторов, содержащий оксид цинка, оксид висмута и диоксид кремния, содержит указанные компоненты в следу- 45 ющем количественном соотношении, мас.%:

Оксид висмута 13,5-67,5

Оксид цинка 25-85

Диоксид кремния 1,5-7,5

На чертеже приведена осциллограмма BAX резистора, изготовленного из предлагаемого материала.

Как следует из графика BAX сим) метрична и имеет 5 -образную форму.

В табл. 1 приведены значения указанных на чертеже параметров BAX для нелинейных резисторов, изготовленных иэ нескольких составов предлагаемого материала с opt, min u max содержанием компонентов. 60

Оценка воспроизводимости BAX реэисторов производится следующим образом.

Снимается BAX и по ней определяются значения U, i« Uz i (гРафик) . 65

Затем эти операции неоднократно повторяются на других образцах того же состава и на том же образце при установлении точечного электрода в ином месте образца. При этом для каждого параметра, например для находится среднее арифметическое

1ср определяется наибольшее уклонение

/Б(— (),, / „„ и наибольшее относительное изменение /Uq — U< /

1 р " " О ср

После этого сопоставляются такие значения, полученные для всех четырех параметров, как: U<, Ug, и по ним выбирается максимальное относительное изменение параметра, которое заносится в табл. 1 и служит мерой воспроизводимости ВАХ,резисторов.

Результаты экспериментального исследования резисторов из предлагаемого материала с различным содержанием компонентов представлены в табл. 2, Воспроизводимость BAX резисторов оценивается по максимальному относительному изменению параметра.

Повторение процесса формовки на одном и том же образце заявляемого состава при изменении положения верх него точечного электрода и формовки других образцов идентичного состава показывает, что 5 -образная форма

BAX хорошо воспроизводится. Наблюдаемая при этом вариация параметров

BAX U<, 1, U<, i в пределах 10% вызвана рельефностью верхней поверхности исследуемых толстых пленок и другими факторами. При низком содержании оксида цинка (10 вес.%) и при его отсутствии 5 -образная BAX появляется при формовке не всегда.

B подавляющем большинстве случаев после формовки возникает ВАХ с участком отрицательного дифференциального сопротивления, за которым не следует участок с положительным дифференциальным сопротивлением при увеличении тока. В склу этого разброс параметров, описывающих 6 -образную ВАХ, оказывается значительным. При содержании оксида цинка, превышающем заявляемый предел (85 вес ° %), воспроизводимость ВАХ неудовлетворительна или же 5 -ВАХ не удается получить совсем.

Как видно из табл. 2, в пределах предлагаемого состава материала для нелинейных резисторов максимальное относительное изменение параметров не превышает 10%, что свидетельствует о хорошей воспроизводимости 5 --d6разной BAX при использовании заявляемого материала.

Физической основой формирования

5 -образной BAX при использовании предлагаемого материала является час- . тичное восстановление оксида висмута, которое происходит при формовке..На1121704

Состав материала, вес.%

Максимальное относительное изменение параметров,Ъ

Параметры алиие

5 -BAX

Примечание

Bi О гпо

SiO2

Ц1 8

Известный

7 5 Да 58

53 0,8

30 0,65

35 1,3

58 l,г

410

0,4

67,5 (5

opt.

0,45

54 — 38

0,7

4,5

40,5

55 с8

65,5 — 62

3,0

0,6

27

0,8 56,5 1,5

610

1,5

13 5

3,9 1,65

)30

Неудов- 4,9 летворительное воспроизведение

Прототип личие оксида цинка регулирует этот процесс, так что обеспечивается образование примесной полосы уровней в зоне локализованных состояний стекла. В результате этого повышается проводимость образца, а на BAX появляется 5 -образ.ная область.

При выборе содержания компонентов состава вне пределов, указанных в формуле изобретения, резисторы либо совсем не имеют 5 -образного 10 участка ВАХ, либо она плохо воспроизводима. Поэтому для гарантированного получения резистора с 5 -образной BAX необходимо вводить добавку оксида цинка согласно предложенному составу материала для нелинейных резисторов.

Применение данного материала позволяет получать нелинейные резисторы с участком отрицательного дифференциального сопротивления на 5 -образной вольт-амперной характеристике. Поскольку эти резисторы изготовлены из оксидного материала, их получение по сравнению с элементами из бескислородных материалов менее трудоемко, а электрические параметры гораздо менее чувствительны к кислороду воздуха. Использование в предлагаемом материале оксида цинка позволяет повысить воспроизводимость 30

BAX резисторов до приемлемых значений.

Описанный материал.для резисторов целесообразно использовать при создании дискретных миниатюрных нели- 35

Электрические параметры нелине из предлагаемого материала с о компонентов нейных резисторов с участком ОДС на

5 -образной BAX. Возможно также изготовление из предлагаемого материала нелинейных резисторов в интегральном исполнении.

Резисторы с 5 -образной вольт-. амперной характеристикой из предложенного материала могут быть использованы в твердотельных схемах совместно с дискретными элементами и гибридных интегральных схемах для генерации, переключения и выполнения других преобразований сигналов.

Предлагаемый материал является оксидным, поэтому по сравнению с базовым. более прост в технологическом отношении и не требует специальной защиты от влияния воздушной среды в процессе эксплуатации в резисторах.

Использование цинка в предложенном количестве позволяет значительно улучшить воспроизводимость 5 -образных вольт-амперных характеристик.

Эффект от использования изобретения при изготовлении резисторов с

5 -образной вольт-ампернОй характеристикой в дискретном или интегральном исполнении может быть получен за счет упрощения технологии изготовления материала, снижения его вредности,применения более дешевого сырья, снижения затрат на герметизацию резисторов и увеличения выхода годных» элементов за счет повышения воспроизводимости вольт-амперных характеристик.

Таблица йных резисторов, изготовленных

pt min u max содержанием

1121704 Таблица 2

Состав материала, вес.%

Примечание

Вд О

S10<

ZnO

81

:"1 5

20

<15

7,5 (10

6,5 (1 0

5440 с5

Оптимальный

49,5

5,5

A<5

40,5

4,5

70

80

<10

13,5

1,5

«(10

10,8

)15

1,2

9,0

1,0 1 00

40

)20

110

58,5

1,5

<10

40

2,0 с8

55

5,0

40 с5

Оптималь ный

40

52,5

7,5

40

>10

)15

40

20

)25

Прототип 30

Прототип

Редактор Н.Горват Техред A.À÷

Корректор С.Шекмар

Заказ 7988/39 Тирам 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.узгород, ул.Проектная,4

67,5

58,5

Максимальное относительное изменение параметра, Ъ