Efecto de la relación área-volumen en la sinterización de varistores cerámicos basados en ZnO-Bi₂O₃

Sintering of ceramic varistors based on the system ZnO-Bi2O3-Sb2O3 takes place at 1150-1200ºC in the presence of a Bi-rich liquid phase which forms at 700-800ºC, depending on the exact material composition. Uncontrolled bismuth oxide volatilisation can modify the electrical response of the material since bismuth is critical for the development of the electrically active grain boundaries. On the other hand, material oxygenation is also essential for the electrical behaviour of the material. Consequently the area-volume ratio of the green compacts becomes a relevant parameter for the sintering process. In the present work, the microstructure and current-voltage characteristic of sintered varistors with different area-volume ratio and identical composition have been studied. Depending on the sintering temperature, there is value for the area-volume ratio above which a strong decrease of the electric properties of the varistor device is observed.La sinterización de varistores cerámicos basados en el sistema ZnO-Bi2O3-Sb2O3 requiere temperaturas del orden de 1150- 1200ºC y ocurre en presencia de una fase líquida rica en Bi2O3 que se forma entre 700 y 800ºC dependiendo de la composición concreta del material. La volatilización incontrolada de Bi2O3 puede alterar notablemente la respuesta eléctrica del material, ya que este componente resulta crítico para la configuración de los bordes de grano activos. Por otro lado, la completa oxigenación del material durante la sinterización también resulta determinante en la respuesta eléctrica final del varistor. Consecuentemente, la relación área-volumen de los compactos en verde se convierte en un parámetro relevante durante la sinterización del material. En el presente trabajo se han estudiado las características microestructurales y la respuesta intensidad- voltaje de varistores cerámicos de idéntica composición, sinterizados a partir de compactos con diferente relación áreavolumen. Se ha observado que, dependiendo de la temperatura de sinterización, existe un valor de la relación área-volumen a partir del cual la respuesta eléctrica del material se degrada dramáticamente