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.

امروزه، به طور گسترده برای محافظت مدارهای الکترونیکی، میکرو الکترونیکی و تجهیزات الکتریکی از مقاومت¬های غیر¬خطی بر پایه مواد کامپوزیتی استفاده می¬شود. نیم¬رساناهای کامپوزیتی خواص و کاربردهای گسترده¬ای از خود نشان می¬دهند. در بین تحقیقات گسترده صورت گرفته روی نیم¬رساناهای کامپوزیتی، سرامیک¬هایی تهیه شده بر پایه اکسیدروی وجود دارند. با تبدیل میکروالکترونیک¬ به نانوالکترونیک¬، نیاز به محدود کننده¬هایی با ولتاژ پایین بیشتر خواهد شد. اخیراً واریستورهای پلیمری کامپوزیتی جدیدی برای کاربردهای ولتاژ پایین در حال تهیه هستند. در قیاس، واریستورهای کامپوزیتی جدید ولتاژهای آستانه کمتری نسبت به واریستورهای کامپوزیتی موجود دارند. بعلاوه ضریب غیر¬خطی آن¬ها نیز بالاست. بزرگترین مزیت کامپوزیت¬ها، پایداری و سختی آن¬ها در برابر سبکیشان است. کامپوزیت¬ها مقاومت مکانیکی بالایی در برابر گرما و خوردگی دارند و همینطور انعطاف پذیر هستند. از زمان کشف آن¬ها، پلیمرها تنها به عنوان عایق در نظر گرفته می¬شدند؛ با وجود این، اخیراً امکان تولید پلیمرهای رسانا با رسانندگی بالاتری نسبت به مس وجود دارد. معمولاً ساختار پیچیده آن¬ها باعث عملکرد پلیمرهای رسانا به عنوان نیم¬رساناها می¬شود. واریستورهای اکسیدروی قطعات الکترونیکی هستند که عمل اولیه آن¬ها دریافت و محدود کردن مکرر ولتاژهای سورج گذرا بدون تخریب است. آن¬ها ویژگی¬های "جریان-ولتاژ" غیر¬خطی بالایی شبیه به دیود زنر دارند. در این کار تجربی، واریستورهای کامپوزیتی از درصدهای مختلفی از اکسیدروی و پلیمر به شکل دیسکهای دایروی به قطر 10 میلی¬متر ساخته شدند. در هر ترکیب، پودرها در نسبت¬های مناسب مخلوط شده و به صورت دیسک¬هایی پرس شدند. برای بررسی مشخصه i-v، نمونه¬ها در یک مدار قرار داده شدند و با اعمال ولتاژهای مختلف، جریان عبوری از نمونه¬ها اندازه¬گیری شد. نتایج بدست آمده برای واریستورهای اکسیدروی-پلیمر که توسط روش پرس تهیه شده¬اند را می¬توان به صورت زیر خلاصه کرد: با افزایش مقدار اکسیدروی در ساختار واریستورها، ولتاژ شکست، پسماند و جذب افزایش می¬یابد؛ در حالیکه ضریب غیر¬خطی، جریان نشتی و گاف انرژی نوری آن¬ها کاهش می¬یابد. با افزایش مقدار پلیمر در ساختار واریستورها، ولتاژ شکست، پسماند و ضریب غیر¬خطی کاهش و جریان نشتی افزایش می¬یابد.

یکی از بهترین روش ها برای محافظت از مدارها و قطعات الکترونیکی در برابر جریان های گذرا و فوق ولتاژها، استفاده از مقاومت های تابع ولتاژ یا واریستورها است. در اینجا هدف پروژه ساخت واریستورهای کامپوزیتی بر مبنای اکسیدروی است. ساخت واریستورهای کامپوزیتی، به روش پرس گرم و با استفاده از قالبی به قطر 10 میلی متر صورت گرفت. برای بررسی رفتار "جریان – ولتاژ" نیز از دو الکترود مسی به قطر 6 میلی متر استفاده شد. اندازه گیری رفتار "جریان - ولتاژ" نیز به روش مرسوم دو پروبی و تحت یک فشار ثابت صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهند که پلی پیرول مسئول رفتار غیرخطی در این نمونه ها است که در واقع همان نقش اکسید بیسموت را در واریستورهای سرامیکی بازی می کند. نتایج به دست آمده از اندازه گیری ها به طور خلاصه به شرح زیز می باشند: تغییرفشار سنتز با افزایش فشار سنتز از 20 مگاپاسکال به 80 مگاپاسکال در نمونه ها ولتاژ شکت از 440 ولت به 320 ولت کاهش یافته و ضریب غیرخطی از 63/4 به 75/6 افزایش یافته است. با افزایش فشار سنتز در نمونه ها، پسماند افزایش می یابد. این امر به همراه افزایش جریان نشتی، (یا معادل آن گرمایش ژول)، باعث کاهش طول عمر واریستور می گردد. نتایج به دست آمده از تصاویر sem بیانگر ای موضوع هست که با افزایش فشار سنتز فاصله بین دانه ای کاهش یافته است. بررسی طیف پراش ایکس نمونه ها نشان می دهد که افزایش فشار سنتز تاثیری در ساختار مواد نداشته است یعنی در طول فرایند تغییر فشار هیچ ترکیب شیمیایی جدیدی به وجود نیامده است. تغییر دمای سنتز مطالعات نشان می دهند که دما تاثیر بسیار مهمی در رفتار واریستورها دارد. افزایش دمای سنتز از 70 درجه سانتیگراد به 130 درجه سانتیگراد منجر به کاهش ولتاژ شکست از 500 ولت به 300 ولت می شود. هم چنین مقدار ضریب غیرخطی از 51/2 به 6 افزایش یافته است. همچنین با افزایش دمای سنتز، پسماند افزایش یافته و طول عمر واریستور کاهش می یابد. نتایج به دست آمده از تصاویر sem بیانگر ای موضوع هست که با افزایش دمای سنتز فاصله بین دانه ای کاهش یافته است. بررسی طیف پراش ایکس نمونه ها نشان می دهد که افزایش دمای سنتز تاثیری در ساختار مواد نداشته است یعنی در طول فرایند تغییردما هیچ ترکیب شیمیایی جدیدی به وجود نیامده است.

وریستورهای بر پایه اکسید روی بطور گسترده ای برای حفاظت بسیاری از مدارهای الکتریکی و الکترونیکی در مقابل ولتاژهای بالا در محدوده چندین ولت تا بیش از یک میلیون ولت مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین از این وریستورها بعنوان وریستورهای ولتاژ بالا یاد می شود. به هر حال با توسعه تکنولوژی و استفاده از مدارهای الکتریکی در دستگاههای کوچکتر نظیرموبایل ها و تبلت ها، لزوم دستیابی به وریستورهای با ولتاژ شکست پایین و امکان کاربرد در جریانها و ولتاژهای بسیار پایین وجود دارد. بعبارت دیگر نیاز به ساخت وریستورها برای حفاظت مدارهای الکتریکی میکروساختار وجود دارد. تحقیق ها و فعالیتهای مختلفی در این زمینه صورت گرفته است. یکی از راه های بهبود عملکرد وریستورها، اصلاح ساختار آنها با افزودن مواد شیمیایی مناسب می باشد. در مورد وریستورهای بر پایه اکسید روی نیز تهیه وریستور های پلیمری با استفاده از مخلوط یک پلیمر با اکسید روی مورد توجه قرار گرفته است.

چکیده ندارد.