автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Разработка технологии материалов и позисторов на их основе для защиты от электрических перегрузок

На правах рукописи

ргс с;, 1 зж?

Кустов Тарас Владимирович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ МАТЕРИАЛОВ И ПОЗИСТОРОВ НА ИХ ОСНОВЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕРЕГРУЗОК

Специальность: 05.27.06 - Технология полупроводников и

материалов электронной техники

А В Т 0,Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург-1997

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете имени В.И.Ульянова (Ленина)

Научный руководитель-.

Лауреат Государственной премии СССР

доктор технических наук профессор Олеск А.О.

Официальные оппоненты:•

доктор технических наук профессор Бубнов Ю.З.

кандидат физико-математических наук с.н.с. Ненашева Е.А.

Ведущая организация - акционерное общество открытого типа "Алмаз", г.Котовск Тамбовской области.

Защита состоится "20" 1997г. в _

часов на заседании диссертационного совета К 063.35.10 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета имени В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан " ¿ъ-уЬеи^ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Семенов Н.Н.

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Позисторы изготавливаются из полупроводниковой керамики на основе титаната бария и представляют собой нелинейный резистивный элемент, резко увеличивающий свое сопротивление при разогреве выше температуры Кюри.

Использование позйсторных ограничителей тока является перспективным, так как позволяет значительно повысить надежность электро- и радиоаппаратуры.Эффективным является применение позисторов для защиты вторичных источников питания, электродвигателей .рассчитанных на рабочие токи до 5 Ампер. .

При изготовлении позисторов остро стоит проблема воспроизводимости их электрических характеристик, поэтому очень важно правильно провести выбор легирующих примесей донорного и акцепторного типа, а также других технологических факторов. Необходимо обеспечить сочетание таких, практически предельных характеристик, как минимальное удельное сопротивление при 25'С при максимальном рабочем напряжении, достаточно большой ПТКС ( около 15Х/'С ) и большие (порядка нескольких ампер) значения тока опрокидывания. Позистор должен иметь минимальное время срабатывания и сохранять все эти параметры при длительной эксплуатации, выдерживая до 1 млн.включений. Поэтому одним из главных путей дальнейшего развития является совершенствование технологии:. от разработки новых составов до конструктивного оформления изделия.

В настоящее время известны физико-химические принципы формирования состава и структуры полупроводниковой керамики для обеспечения заданных электрических характеристик и имеются эмпирические пути управления характеристиками во взаимосвязи с составом и технологическими режимами получения по-висторной керамики. В то же время не существует количественной оценки влияния множества технологических факторов ( и состава в том числе ) на электрофизические свойства, что могло бы позволить не только целенаправленно управлять характеристиками позисторов, но и прогнозировать предельно достижимые их величины.

Актуальность данной работы определяется необходимостью установления взаимосвязей между составом, структурой и электрофизическими свойствами керамики с целью улучшения эксплуатационных параметров позисторов за счет модернизации технологии изготовления и использования новых добавок в состав позисторного материала.

Цель диссертационной работы. Совершенствование технологии изготовления позисторов, поиск новых материалов на основе титаната бария, способных обеспечить высокие электрические характеристики позисторов. Разработка позисторов для новых областей применения. Исследование основных эксплуатационных характеристик разработанных позисторов.

Научная новизна работы:

1. Изучена зависимость электропроводности керамики на основе титаната бария при легировании его добавками донорно-го и акцепторного типа в диапазоне рабочих температур. В настоящее время расчет значения электропроводности при введении двух и более примесей затруднен, поэтому задача опти-' мизации соотношения примесей была решена эмпирическим путем. Показано, что для увеличения скачка сопротивления добавку акцепторного типа необходимо вводить.в материалы, содержащие донорную примесь в большем количестве,чем при однокомпонент-, ном легировании.

2. Исследования, направленные на увеличение ПТКС позисторного материала, показали, что при введении акцепторной добавки Мп в уже синтезированный материал, а не в исходную шихту, достигается преимущественная концентрация Мп в жидко-фазной прослойке при спекании, что позволяет получить на порядок более высокий скачок сопротивления в области ПТКС.

. 3. Поиск специальных легирующих добавок и исследования температурных зависимостей сопротивления позисторов из сви-нец-содержащей керамики на основе ВаТЮз показали, что введение боратной добавки в виде бората свинца РЬ(В02)2 из расчета 4 ат.Х по свинцу обеспечивает, снижение сопротивления при комнатной температуре более чем в два раза. При этом повышается устойчивость позистора к предельным тепловым и электрическим перегрузкам.

- 3 -

Практическая ценность работы:

1. Разработана технология изготовления позисторных ограничителей тока, отвечающих современным требованиям по удельному сопротивлению и номинальному току.

2. Предложены специальные технологические режимы обработки шихты при мокром смешивании компонентов и высокотемпературного обжига позволяющие получить высокие значения ПТКС при низком удельном сопротивлении керамики.

3. Предложено использование добавки бората свинца, позволяющее снизить температуру обжига заготовок с 1350-1400'С до 1240-1260'С, что обеспечивает существенное увеличение срока службы нагревательных элементов печей, сокращение времени обжига и потребления электроэнергии.

4. По разработанной технологии изготовлены серии позис-торов для защиты от электрических перегрузок МЗ и Б4 в выводной 'и безвыводной конструкции. Позисторы расчитаны на рабочие напряжения 12, 36, 120 и 220 В ( серия МЗ ) и 50, 70 В ( серия Б4 ). Проведено исследование их температурных, вольт-амперных и динамических характеристик.

б. Предложена конструкция сдвоенного терморезистора ТРС, применение которого позволяет: улучшить качество изображения благодаря меньшему остаточному току в петле размагничивания, увеличить срок службы телевизора в целом за счет плавной подачи напряжения питания и сократить использование высококачественной меди в петле размагничивания почти в два раза. Изготовлены опытные образцы и проведено исследование основных эксплуатационных характеристик.

Основные научные.положения, выносимые на защиту:

1. Введением добавки акцепторного типа Мп на втором помоле в уже синтезированный материал достигается преимущественная концентрация Мп на границах зерен. Окислы марганца в большей степени концентрируются в жидкофазной прослойке при спекании, что позволяет получить приблизительно на порядок более высокий скачок сопротивления в области ПТКС за счет создания• дополнительного давления кислорода нал титанатом бария в процессе обжига.

2. Использование комплексной добавки бората свинца поэ-

воляет уменьшить удельное сопротивление свинец-содержащей позисторной керамики с температурой переключения более 120'С за счет образования боросшшкатных стекол в прослойках между зернами, влияющих на протекание окислительно-восстановительных процессов на границах зерен.

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались и обсуждались на секции научно-технического совета Ш "Гириконд" отделов N1,N12,N21 ( 1993-1996Г.г.); научно-технической конференции по электронным датчикам в г.Львов (1994г.); на техническом совете предприятия "Витон" по применению сдвоенного терморезистора типа ТРС в цветных телевизорах (1995г.).

Публикации: Опубликована одна работа, две работы находятся в печати.-

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 47 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 130 страницах машинописного текста. Работа содержит 43 рисунка и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе проведен анализ результатов работ, посвященных исследованию полупроводникового титаната бария и твердых растворов на его основе.

Титанат бария принадлежит к группе ЗсЬокислов и становится полупроводником при замещении ионов Ва или Т1 катионами с более высокой валентностью. Соответствующая часть ионов Ti4+ переходит при этом в Ti3+. При этом наблюдается минимум в зависимости электропроводности от концентрации легирующей примеси донорного типа. Характер концентрационной зависимости электропроводности связывают с местом локализации донорного иона в решетке ВаПОз и изменением типа твердого раствора.

Поликристаллические полупроводники на основе титаната бария в области тетрагонально-кубического фазового перехода имеют аномальную температурную зависимость удельного сопротивления, которое скачкообразно увеличивается при повьшгении

температуры выше температуры Кюри. Согласно принятой за основу модели Хейванга, возникновение аномалии связывается с температурной зависимостью диэлектрической проницаемости в точке сегнето-параэлектрического фазового перехода. В основе модели Хейванга лежит допущение о существовании на границах зерен полупроводниковой керамики ВаТЮз поверхностных состояний, заполнение которых электронами приводит к образованию межзеренных барьеров ^

ф . еЛГТ- Ъ) Го ~ асс0п0[*

где-концентрация поверхностных состояний, глубина залегания которых относительно дна зоны проводимости равная.

Наличие поверхностных потенциальных барьеров приводит к тому, что каждое зерно окружено высокоомными прослойками, толщина' которых по оценке Хейванга составляет около 1 мкм. На эти прослойки в основном и падает приложенная разность потенциалов, что позволяет при расчете температурной зависимости <р0 исходить из зависимости диэлектрической проницаемости от температуры в сильном электрическом поле. До' температуры Кюри диэлектрическая проницаемость велика и слабо зависит от температуры, а в области действия закона Кюри-Вейса она резко уменьшается, что приводит к значительному увеличению (Д, и росту удельного сопротивления.

Для увеличения скачка сопротивления в области ПТКС используется легирование Зй-элементами (Сг, Мп, Ре, Со, N1 и др.) в качестве добавок акцепторного типа. От них не требуется вхождение в состав твердого раствора. Роль акцепторных добавок, по-видимому, заключается в формировании высокоомных' слоев на границах зерен за счет модификации спектра поверхностных состояний.

Даниэльсом и Вернике была разработана модифицированная модель возникновения ПТКС в титанате бария, которая является развитием модели Хейванга. Вместо поверхностных состояний, постулированных Хейвангом, в ней рассматриваются тонкие слои, которые формируются в результате диффузии по границам зерен. Внутри этих слоев повышенная концентрация бариевых

- б -

вакансий компенсирует доноры. С помощью таких граничных слоев можно достаточно хорошо объяснить влияние условий охлаждения и влияние акцепторных примесей, что позволяет найти зависимость между технологическими факторами и величиной потенциальных барьеров на границах зерен.

Электрофизические свойства материалов на основе ВаИОз определяются дефектами их кристаллической решетки. Основной тип структурных дефектов определяется не только легированием образца примесями донорного и акцепторного' типа, но и величиной парциального давления кислорода, а также температурным режимом процесса спекания.Концентрация электронов проводимости равна концентрации донорной добавки лишь в ограничен--ном интервале давлений кислорода 1СГ-5 - 1СГ-12 Па. При более низких давлениях кислорода основными дефектами становятся заряженные вакансии кислорода СУО'] и СУО"]. При высоких Р02 основным< типом дефектов являются бариевые вакансии [УВа'] и [УВа"]. При охлаждении от температуры спекания Теп - 1350-1400'С в режиме естественного остывания печи равновесие между газовой атмосферой и образцом успевает устанавливаться лишь до Т > 1200'С. При более низких температурах оно устанавливается лишь вблизи поверхности кристаллитов. Толщина равновесных слоев, обладающих проводимостью приблизительно равной собственной ( в соответствии с условием электронейтральности N(3 - 2 [УВа"]) будет тем меньше, чем выше скорость охлаждения. Тонкие слои с собственной проводимостью на поверхности зерен полупроводниковой керамики являются причиной эффекта ПТКС. Варьируя режимы процессов спекания и охлаждения, можно управлять толщиной поверхностных слоев.Случай тонких слоев соответствует терморезистору с ПТКС, а при больших толщинах'получаем конденсатор с межзе-ренным диэлектриком.

Таким образом, данная модель позволяет получать прогнозируемые и воспроизводимые результаты при изготовлении по-зисторов, а также целенаправленно влиять на ход технологического процесса с целью обеспечения Требуемых электрических характеристик.

Однако, даже при весьма удовлетворительном совпадении

с экспериментальными данными, приведенная модель позволяет лишь качественно определить влияние таких технологических параметров как: количество легирующей примеси, скорость нагрева и охлаждения при обжиге и др., на электрические характеристики позисторов и не может быть использована для количественных расчетов. Причина этого в том, что в большинстве случаев невозможно получить точные данные, например о распределении примесей в материале. Кроме того, в процессе изготовления позисторный материал последовательно проходит несколько этапов обработки, включая предварительный синтез и высокотемпературный обжиг. Для получения воспроизводимых результатов, совпадающих с данными вычислений, необходимо учитывать и поддерживать неизменными множество факторов: от качества исходных компонентов до градиента температур в печи во время обжига, что не представляется возможным. Поэтому выбор состава шихты и управление технологическим процессом производится на основе экспериментальных данных.

Во второй главе рассмотрены основные этапы технологического процесса изготовления позисторов - ограничителей тока, а также влияние донорных и акцепторных примесей на электрические параметры позисторов.

Исходя из проведенных предварительных исследований и анализа литературных данных для изготовления позисторов -ограничителей тока с заданными характеристиками были выбраны следующие материалы:

- материал МЗ с температурой переключения 120'С

Ва дмСа Sr 0/0s Ч0/осм Ti + 21 масс.Sí02

' с добавлением 0,05ат.% Мп на втором помоле в виде' раствора MnSO^ .

- материал Б4 с температурой переключения 165'С

Ва^йгСа^ + масс. Si02

с добавлением 6ат.% РЬО'и 4мол.% РЬ( В05)а - бората свинца и 0,045ат.£ Мп на втором помоле в виде раствора MnSO^,

Специфика разработанных позисторных материалов состоит в получении низкого удельного сопротивления и однородной мелкокристаллической структуры. Это определило подход к режиму обжига:

- температура спекания - минимальная, позволяющая получить низкое удельное сопротивление; '

- время обжига - минимальное для обеспечения спекания керамики;

- скорость нагрева в диапазоне от 1200'С до температуры обжига - максимально возможная для используемого оборудования ( для предотвращения роста кристаллитов );

• - скорость охлаждения оптимальная, чтобы не выйти за пределы требований по удельному сопротивлению и величине ТКС.

В ходе диссертационной работы особое внимание уделялось достижению высоких электрических параметров в сочетании с устойчивой технологией изготовления. Применение термохимического подхода позволяет определить оптимальную донорную добавку иттрия с широкой областью существования полупроводниковых твердых растворов, обладающих низким удельным сопротивлением.

Достижение больших значений ПТКС при низком удельном сопротивлении достигается за счет выбора оптимальной акцепторной добавки, способствующей формированию высокоомных прослоек на границах зерен керамики при возможно меньшем времени вторичной термообработки или наибольшей скорости охлаждения. Рассмотрение протекающих в материале окислительно-восстановительных реакций восстановления титаната бария и диссоциации оксидов некоторых переходных металлов показывает, что только реакции восстановления оксидов марганца обеспечивают в требуемом температурном интервале увеличение парциального давления кислорода при обжиге. При этом достигается большая однородность свойств барьеров по объему образца, поскольку не требуется диффузионный перенос кислорода из окружающей среды в объем керамики.

Новым в предложенной технологии изготовления позисторов является введение добавки марганца на втором помоле. В этом случае наблюдается увеличение скачка сопротивления приблизительно на порядок. По-видимому, последовательность введения примесей определяет их распределение в керамике. При наличии в составе шихты диоксида кремния, окислы марганца концентрируются на границах зерен поликристаллического материала,

частично проникая внутрь. При введении Мп в уже синтезированный материал, а не в исходную шихту, можно достичь преимущественной концентрации Мп в жидкофазной прослойке при спекании и получить более высокий скачок сопротивления в области ПТКС за счет создания дополнительного давления кислорода над титанатом бария в процессе обжига. На рис.1 показало влияние такого изменения в технологическом процессе на температурную зависимость сопротивления позисторов из материалов одинакового состава, но изготовленных с различной последовательностью введения акцепторной добавки.

Свойства позистора как ограничителя тока во многом определяются наличием в титанате бария не только донорных, но и акцепторных добавок, а точнее - соотношением доноров и акцепторов. Введение добавок акцепторного типа в слабо легированные донорной примесью материалы приводит к увеличению ТКС, но не сказывается существенно на общей величине скачка

R,0m

10

10

10"

10°

О 50 100 150 Т.'С

Рис.1 Температурная зависимость сопротивления позисторов, изготовленных с добавлением марганца на этапе: 1) первого помола; 2) второго помола.

сопротивления. Важной особенностью процесса легирования является то, что для увеличения скачка сопротивления акцепторную добавку необходимо вводить в материалы, содержащие до-норную примесь в количестве, превышающем оптимальное. Одно из возможных объяснений заключается в том, что акцепторная добавка также может частично входить в твердый раствор и участвовать в компенсации доноров. На сегодняшний день теоретический расчет при введении двух и более легирующих примесей затруднен, поэтому задача оптимизации соотношения примесей решается эмпирическим путем.

Для решения задачи защиты от электрических перегрузок необходимы позисторы с малым удельным сопротивлением. Получить позисгорные материалы с температурой переключения выше 120'С и удельным сопротивлением около ОД 0м*м весьма сложно. В ходе выполнения диссертационной работы был проведен поиск специальной добавки для снижения удельного сопротивления свинец-содержащей керамики. Как показали многочисленные эксперименты, снижение сопротивления керамики более чем в 2 раза обеспечивает введение боратной добавки в виде бората свинца РЬ(В02)2 из расчета 4 ат.% по свинцу ( рис.2 ). Бор концентрируется в прослойках между зернами,образуя боросили-катные стекла, и способствует снижению температуры спекания керамики. При этом может наблюдаться более равномерное распределение марганца по объему зерна, что приводит к образованию более "размытого" барьера на границах верен и, следовательно, некоторому снижению ПТКС. Наличие жидкой фазы, содержащей бор, снижает температуру вторичной рекристаллизации и, по-видимому, влияют на протекание окислительно-восстановительных процессов на границах зерен. Для полного ответа на вопрос о механизме влияния бора на свойства керамики ВаТЮз необходимо провести более подробные исследования. В ходе экспериментов было установлено, что оптимальной температурой для высокотемпературного обжига образцов с добавлением бора является температура 1240 - 1260'С. Такое снижение температуры обжига по сравнению с обычными температурами 1350 -1400'С является существенным достижением в технологии' изготовления позисторов.За счет снижения температуры обжига су-

- и -

зисторов, изготовленных из различных материалов:

1) керамика обычного состава;

2) керамика с добавлением бората свинца.

щественно увеличивается срок службы нагревательных элементов печей, сокращается время обжига и потребление электроэнергии. При введении добавки бората свинца максимум удельного сопротивления при определенной температуре становится несколько ниже и значительно замедляется снижение удельного сопротивления при температурах после точки максимума. При использовании позистора в качестве элементов защиты, возможно повышение его температуры в аварийном режиме за счет действия внешнего источника тепла или значительного повышения напряжения источника питания. При определенной температуре сопротивление позистора достигает максимума. Поскольку при этом ограничения тока нет, то возможно дальнейшее быстрое повышение его температуры и резкое снижение сопротивления, что приведет к перегоранию аппаратуры. У позисторов, изготовленных на основе материалов с добавлением бора сопро-

тивление после точки максимума снижается значительно меньше, поэтому они более устойчивы к предельным тепловым и электрическим перегрузкам.

Таким образом, в результате проведенных исследований удалось найти новые способы управления характеристиками по-зисторов: введение добавки акцепторного типа на втором помоле для увеличения скачка сопротивления в области ПТКС и использование боратной добавки для снижения температуры спекания материала и его удельного сопротивления.

В третьей главе рассматриваются электрические характеристики позисторов серий МЗ и Б4 и схемы их включения.

Позисторы серии МЗ с температурой переключения Тп-120'С

Таблица 1. Основные электрические характеристики позис-торов_серии_МЗ_

Ур,1 1н, 1 ш 1 1ост,1 И25, 1 0. 11, 1обозна-

В 1 мА 1 мД 1 мА 1 Ом 1 мм мм 1 чение

12 1 350 1 600 1 90 1 1,5 1 9.7 1,5 1 МЗ-12

1 450 1 750 1 100 1 1,2 1 12,0 .1

1 560 1 900- 1 120 1 1,0 1 13,2 1

1 750 I 1200 . 1 160 1 0,7 1 17,5 ■ 1

1 1050 1 1700 1 200 1 _0,3_.1 22,5 1

36 1 310 1 550 1 70 1 1,7 1 9,7 1,5 1 МЗ-Зб

1 420 1 700 1 80 1 1,4 1 12,0 1

1 530 1 850 1 100 1 1,2 1 13,2 1

1 680 1 1100 1 130 1 0,8 1 17,5 1

1 910 1 1500 1 160 1 0,5 1 22,5 1

120 1 140 1 250 1 15 1 15,0 1 9,7 2,5 1 МЗ-120

1 180 1 300 1 20 1 10,0 1 12,0 1

1 210 1 380 1 25 1 7,0 1 13,2 1

1 300 1 510 1 38 1 4,0 1 17,5 1

1 350 1 600 1 45 1 3.0 1 22,5 1

220 1 60 1 110 1 10 1 17,0 1 9,7 2,5 1 МЗ-220

1 80 1 150 1 15 1 12,0 1 12,0 ■ 1

1 110 1 180 1 20 1 8.0 1 13,2 1

1 160 1 250 1 25 1 5,5 1 17,5 1

1 200 1 350 !" 30 1 3.5 1 .22,5. • 1

предназначены для использования в различной электроаппаратуре с рабочими напряжениями от 12 до 220 вольт и током потребления от 70 мА до 1 А в качестве ограничителей тока. В таблице 1 представлены их основные характеристики.

Выбранный в работе состав позисторного материала и разработанная технология изготовления позволили, управляя режимами высокотемпературного обжига, получить .позисторы с удельным сопротивлением от 0,07 Ом*м до 0,8 Ом*м в зависимости от скорости охлаждения и максимальной температуры.

Позисторы серии Б4. с температурой переключения 165'С предназначены для использования в различной электро- и радиоаппаратуре с рабочими напряжениями 50 и 70 вольт и током потребления от 200 до 450 мА в качестве ограничителей тока. Расширение диапазона рабочих напряжений планируется после проведения дополнительных исследований, связанных с выбором оптимального соотношения технологических добавок в материал. В таблице 2 приведены основгче характеристики разработанных позисторов. Особенностью позисторов данной серии является' высокая температура переключения и более плавное уменьшение сопротивления после максимума. Это позволяет использовать позисторы при повышенных температурах окружающей среды.

Таблица 2. Основные электрические характеристики позис-торов серии Б4._

1 Ур, 1н, 1 ю, 1 1ост,1 Й25, 1 0, 1 ь, 1 обозна-1

1 в мА 1 МА 1 МА 1 Ом 1 ММ 1 ММ 1 чение 1

1 50 220 1 360 1 30 1 7,0 1 9,5 1 1,5 1 Б4-50 1

1 310 1 500 1 40 1 5,0 1 12,0 1 1 1

1 380 1 600 1 50 1 3,5 1 14,0 1 1 1

1 450 1 700 1 60 1 2,0 1 17,0 1 1 1

1 70 200 1 320. 1 27 1 9,0 1 9,5 1 1,5 1 Б4-70 1

1 270 1 430 1 35 1 6,5 1 12,0 1 1 1

1 350 1 550 1 45 1 5,0 1 14,0 1 1. 1

1 420 1 640 I 55 1 3,5 1 17,0 1 1 I

С использованием результатов проведенных исследований Предложена конструкция сдвоенного терморезистора ТРС, пред-

назначенного для работы в устройстве размагничивания кинескопов цветных телевизоров и имеющего лучшие электрические параметры по сравнению с применяемым в настоящее время сдвоенным позистором СТ-15-2,как показано в таблице 3.

Улучшение характеристик достигается за счет.использования терморезистора.с ОТКС. Через терморезистор осуществляется питание схемы телевизора. В начальный момент времени терморезистор имеет сопротивление, сравнимое с сопротивлением ' блока питания телевизора, и падение напряжения на нем велико. За время менее одной секунды происходит разогрев терморезистора до температуры около 150'С , и его сопротивление уменьшается так, что падение напряжения на нем составляет 1, - 2 В. Таким образом осуществляется плавное включение теле-' визора, исключающее скачки напряжения. Значительная часть отказов происходит во время включения, а такая схема позволит значительно увеличить срок безотказной работы телевиво-

Таблица 3. Основные электрические характеристики сдвоенных терморезисторов СТ-15-2 и ТРС._1 _

1 Параметр 1 СТ -15-2 ТРС 1

1 Сопротивление при 25'С, Ом 1 25 - 50 15-25 1

1 Рабочее напряжение, В 1 220 220 1

1 Амплитудное значение тока 1

1 при включении, А 1 3 - 5 5-8 1

1 Ток в петле размагничивания 1

1 через 3 мин. после включе- 1

I ния, мА 1 5 2-4 1

1 Общий ток потребления через 1

1 3 мин. после включения, мА 1 10 2-4 1

1 Рекомендуемое сопротивление 1

1 петли размагничивания, Ом 1 25 20-25 1

1 Сопротивление шунтирующего 1

1 резистора, Ом 1 200 - 600 I

1 Сопротивление терморезистора!

1 Ом 1 - 400 - 600 1

pa. Позистор включается последовательно с петлей размагничи-, вания. В первый момент он имеет низкое сопротивление. Проте-! кающий ток вызывает его разогрев и, следовательно, резкое увеличение напряжения. Так как терморезистор и позистор находятся в тепловом контакте , дополнительный разогрев позис-тора за счет терморезистора обеспечивает малый ток в установившемся режиме (около 2 - 4 мА), а также более резкое по сравнению с СТ-15-2 снижение тока через петлю.

Основные результаты работы:

1. Установлено, что при введении добавки акцепторного типа Мп на втором.помоле в уже синтезированный материал достигается преимущественная концентрация Мп на границах зерен, что позволяет получить приблизительно на порядок более высокий скачок сопротивления в области ПТКС за счет создания дополнительного давления кислорода над титанатом бария в процессе обжига.

2. Предложено использован^ комплексной добавки бората свинца для уменьшения удельного сопротивления свинец-содер-жащей позисторной керамики с температурой переключения более ■120'С. При этом происходит образование боросиликатных стекол в прослойках между зернами, которые влияют на протекание окислительно-восстановительных процессов на границах зерен. При этом уменьшается максимальная температура обжига заготовок до 1260'С и улучшается работоспособность позисторов при повышенных температурах,

3. Разработана технология изготовления позисторных ограничителей тока с существенными элементами новизны.

4. На основе разработанных материалов изготовлены серии позисторов для защиты от электрических перегрузок МЗ и Б4 в выводной и безвыводной конструкции. Проведено исследование их температурных и динамических характеристик, показывающее, что изготовленные позисторы находятся на уровне зарубежных аналогов.

5. Разработан сдвоенный терморезистор ТРС, позволяющий: улучшить качество изображения благодаря меньшему остаточному току в петле, увеличить срок службы телевизора в целом за счет плавной подачи напряжения питания и сократить использование высококачественной меди в петле размагничивания.