Материал для нелинейных резисторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 09 7 1 3(59 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВ ВТОРС КОМУ 33681,рототип ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(46) 30.10.84. Бюл. Р 40 (72) А,Б.Глот и А,П.Злобин (71) Днепропетровский ордена Трудо вого Красного Знамени государствен ный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 621316,8 (0888)(54) (57) МАТЕРИАЛ ДЛЯ НЕЛИНЕЙНЫХ РЕЗИСТОРОВ, содержащий оксид цинка, оксид висмута и диоксид кремния, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения воспроизводимости 5 -образной вольт-амперной характе ристики, он содержит указанные компоненты в следующем количественном соотношении, мас.В:Оксид висмута 13,5-67,5 Оксид цинка 25-85 Диоксид кремния 1,5-7,5Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления нелинейных резистивных элементов с участком отрицательного дифференциального сопротивленияна вольтамперной характеристике(ВАХ) 5которые не содержат р - п-перехода.Известен материал, представляющий собой порошок частично восстановленного оксида металла (2 п, Сц,Ре, .РЬ, А 2 и др.), заполимеризованный в эпоксидной смоле 1 .Однако, несмотря на наличие нескольких низкоомных состояний, наВАХ элементов из этого материала отсутствует участок отрицательного 15дифференциального сопротивления (ОДС)Известны оксидные стеклообразныематериалы для резисторов элементовс ОДС 2,Однако ВАХ резистивных элементовне являются 5 -образными, т,е,участок ОДС простирается до стольвысоких значений тока, при которыхпроисходит деградация элемента, Такой вид ВАХ обусловлен джоулевымнагревом, что затрудняет применениерезистивного элемента на высоких частотах.Наиболее близким к предлагаемомуявляется материал для нелинейных резисторов, содержащий оксид цинка, З 0оксид висмута и диоксид кремния 3) .Хотя ВАХ элементов из этого материала и имеют участок ОДС, последнийне сменяется участком положительногодифференциального сопротивления при 35увеличении тока, т.е. ВАХ элементачаще всего не является 5 -образной.Цель изобретения - повышение воспроизводимости 5 -образной вольтамперной характеристики резисторов.Поставленная цель достигаетсятем, что материал для нелинейныхрезисторов, содержащий оксид цинка,оксид висмута и диоксид кремния, содержит указанные компоненты в следующем количественном соотношении,мас,Ъ:Оксид висмута 13,5-67,5Оксид цинка 25-85Диоксид кремния 1,5-7,5На чертеже приведена осциллограмма ВАХ резистора, изготовленного из предлагаемого материала.Как следует из графика ВАХ сим 1метрична и имеет 5 -образнУю форму.В табл. 1 приведены значения указанных на чертеже параметров ВАХ для нелинейных резисторов, изготовленных иэ нескольких составов предлагаемого материала с ор 1, в 1 п и щах содержанием компонентов. 60Оценка воспроизводимости ВАХ резисторов производится следующим образом.Снимается ВАХ и по ней определяются значения 01, 1, П; х (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 арифметическое1 с( определяется наибольшее уклонение /Б 1 - 1, /и наибольшее относительное изменение /И - , /1 СР ща 1 01 После этого сопоставляются такие значения, полученные для всех четырех параметров, как: П, П 2, 1, 12 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 ВАХ 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 ВАХ хорошо воспроизводится. Наблюдаемая при этом вариация параметров ВАХ П, 1, Б, 3.2 в пределах 10 вызвана рельефностью верхней поверхности исследуемых толстых пленок и другими факторами. При низком содержании оксида цинка ( ( 10 вес.Ъ) и при его отсутствии 5 -образная ВАХ появляется при формовке не всегда, В 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 Б -образную ВАХ, оказывается значительным. При содержании оксида цинка, превышающем заявляемый предел (85 вес.Ъ), воспроизводимость ВАХ неудовлетворительна или же Б -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 -образной ВАХ при использовании заявляемого материала.физической основой Формирования 5 -образной ВАХ при использовании предлагаемого материала является частичное восстановление оксида висмута, которое происходит при формовке,.На)30 Неудов,9летворительноевоспро- изведе- ние 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 ВАХ 5 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 ВАХ 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 ВАХ резисторов до приемлемых значений.Описанный материал.для резисторов целесообразно использовать при создании дискретных миниатюрных нели Электрические параметры нелине из предлагаемого материала с окомпонентов нейных резисторов с участком ОДС на 5 -образной ВАХ. Возможно также изготовление из предлагаемого материала нелинейных резисторов в интегральном исполнении.Резисторы с 5 -образной вольтамперной 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. Таблицайных резисторов, изготовленныхр 1, щ 1 п и шах содержанием)10 40 40 40 20 Прототип 130 Прототип Редактор Н.Горват Техред А.Ач Корректор С.Шекмар Заказ 7988/39 Тирам 682 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП Патент, г.узгород, ул.Проектная,4 67,558,5 Максимальноеотносительноеизменение параметра, В