600 PHYS

فيز 600
.. 
اسم الطالبة : فايزه بنت حمد بن جابر آل حامد               رقمها الجامعي : 429204367
القسم:  الفيزياء والفلك                        : التخصص: فيزياء الجوامد
 
تاريخ التحاقها بالبرنامج (ماجستير)   : 1429هـ
عددالساعات المقررة التي اجتازتها الطالبة:24                  المعدلالتراكمي:4.65  
عنوان الرسالة

1. باللغةالعربية:

تأثير إضافة أكسيد الجادولينيوم (Gd₂O₃)على البنية المجهرية والخواص الكهربية لأكسيد الخارصين ZnOذي المقاومة المتغيرة .

ب. باللغةالإنجليزية:
Effect of Gd₂O₃ additives on the microstructure and  electrical properties of ZnO varistor. 
 1 - موضوع البحث
 

.
أكسيد الخارصين مادة شبه موصلة سراميكية ويتصرف كمقاومة متغيرة لا تتبع قانون أوم. يصنع اكسيد الخارصين ذو المقاومة المتغيرة بتلبيد مسحوق أكسيد الخارصين مضافا إليه كمية بسيطة من أكاسيد البراسيدميوم Prوالكوبلت Coوالكروميوم Crوعنصر من عناصر الأرض النادرة والتي تزيد من أدائه كجهاز. تؤدي عملية التلبيد إلى بنية مجهرية ( دقيقة ) تتألف من حبيبات شبه موصلة من النوع السالب محاطة بحواجز رفيعة معزولة ،تؤدي إلى تكون حواجز شوتكي المزدوجة في منطقة حدود الحبيبة نتيجة لعزل الأكاسيد المكونة لأكسيد الخارصين ذو المقاومة المتغيرة.

     تمثل العلاقة العالية الغير خطية بين التيار الكهربي  ( I )والجهد الكهربي ( V )أهم الخواص التي يتميز بها أكسيد الخارصين ذو المقاومة المتغيرة .  المعادلة التي تربط بين Iو Vهي I = K V^aحيث Kثابت التناسب و aالمعامل الغير خطي الذي يمثل أ لخاصية المميزة لهذه المادة. تعزى هذه الخاصية لتكون حاجز جهد شوتكي المزدوج في منطقة حدود الحبيبة.

      يستعمل أكسيد الخارصين ذو المقاومة المتغيرة كأداة حماية للأجهزة الإلكترونية والصناعية من ارتفاع الجهد الكهربي والوقاية من التغيرات المفاجئة للتيار الكهربي والجهد الكهربي . يستعمل على مدى واسع من الجهود الكهربية والتيارات الكهربي والتي تعتمد على إجراءات معينة عند التصنيع.
    تعتمد الخواص الكهربية مباشرة على البنية المجهرية ( منطقة حدود الحبيبات ، منطقة النضوب وحجم الحبيبات ) والتي تتأثر بأنواع وكميات المواد المضافة ودرجة حرارة وفترة زمن التلبيد و معدل التبريد وتقنية التلبيد . من المعروف أن درجة حرارة التلبيد تؤثر بصورة أساسية على خواص أكسيد القصدير ذو المقاومة المتغيرة .
      هدف البحث هو دراسة تأثير إضافة أكسيد القادولنيوم Gd₂O₃على البنية المجهرية  والخواص الكهربية لأكسيد الخارصين ZnOذو المقاومة المتغيرة المضاف إليه Pr₆O₁₁ – Co₃O₄ – Cr₂O₃(ZPCCG).
ستصنع العينات في مختبر مجموعة دراسة المواد باستعمال الطرق التقليدية والمتبعة لتصنيع المواد السيراميكية
سيستخدم جهاز الأشعة السينية للحيود لمعرفة ثوابت الشبيكة كما سيستخدم المجهر الإلكتروني الماسح لمعرفة حجم الحبيبات ومنطقة حدود الحبية . الخواص الغير خطية بين الجهد الكهربي والتيار الكهربي والخواص المميزة بين السعة والجهد الكهربي وسيتم دراستها باستخدام جهد كهربي مستمر. خواص العزل سيتم دراستها عند درجات حرارة مختلفة وترددات بين20Hz - 3MHz
    
جامعةالملكسعود                                                      عمادةالدراساتالعلیا
كلية العلوم                                                               قسم الفيزياء والفلك 
مقدمة عن بحث الطالبة اسماءرشودعبداللهالشريملرسالة الماجستير          
اسمالطالبة:رقمها الجامعي :431203130
القسم:  الفيزياء والفلك                        : التخصص: فيزياء الجوامد
تاريخالتحاقهابالبرنامج(ماجستير)   : 1431هـ
عددالساعاتالمقررةالتياجتازتهاالطالبة:13                  المعدلالتراكمي:4.67 عـــــــــــــنوان الرسالة باللغتين العربية والإنجليزية:
  تأثير زمن ودرجة حرارة التلبيد على الخواص الكهربية والبنية المجهرية  لنظام SnO₂ ذي المقاومة المتغيرة
Sintering time and temperature influence on the electrical and microstructure properties of SnO₂ varistors .
اسم المشرف الرئيس : أ.د. محمد علي أحمد  آل عيسى
إسم المشرف المساعد: د. سماح محمد البشير  
.
Introduction:Varistor (variable resistance) ceramics are semiconductor materials used as protecting devices   against voltage transients in electronic and industrial equipments and as surge arrestors. They can be used over a wide ranges of voltages and currents according to their specific properties. This protection function is due to  its non linear voltage ( V ) – current ( I ) characteristics, which can be expressed by the relation I = K V^a, wherea  is  the non – linearity coefficient and K is the a proportionality constant. The greater the value of a, the better the device performance.
       SnO₂(Tin Oxide) is an n–type semiconductor with a band gap of (3-3.5eV) and with a Rutile – type tetragonal crystalline structure. It has a very low densification rate due to its high surface tension and high diffusion coefficient at high temperature. The dense SnO₂– based varistor ceramics can befabricated by sintering of SnO₂ powders with small amounts of metal oxides additives such asNb₂O₅, Co₂O₃, Cr₂O₃ and rare earth oxides to improve device performance. The sintering process gives rise to a microstructure, which consists of semiconducting n–type SnO₂ grains surrounded by thin insulating inter-granular layers. These layers give rise to double Schottky barriers across SnO₂ grain boundaries, which are essentially formed by segregation of varistor- forming oxides.The Varistor system based on SnO₂has been discovered recently (1995).
   The electrical properties are directly dependent on the microstructure (the grain boundary, the depletion region and the size of grains), which would be influenced by the kind and amount of additives, sintering time and temperature, cooling rate and sintering
technique.
   It has been determined that Co₂O₃enhances the densification and grain growth, and Nb₂O₃decrease the sintering rate of SnO₂when forming solid solution at a grain boundary and decreases the electrical resistivity.  Cr₂O₃has been found to improve the non – linear properties of SnO₂–based varistors.  
     The objective of the present research is to investigate the influence of sintering time at different temperatures on microstructure, electrical properties and dielectric characteristics of SnO₂ doped with Co₂O₃–Cr₂O₃–Nb₂O₅ and Y₂O₃.
    The samples will be prepared by the conventional ceramic processing techniques in the material group research labs. The lattice constant and the grain size of the prepared samples will be obtained via XRD and SEM. The d–c measurements (nonlinear properties, capacitance–voltage characteristics) and dielectric properties at different temperature and in the frequency range 20Hz to 3MHz will be determined
       المقدمة:المواد الخزفية ذاتالمقاومة المتغيرة عبارة عن مواد شبه موصلة من النوع السالب وتستعمل كأجهزة حماية للمعدات الإلكترونية والصناعية من ارتفاع الجهد الكهربي ووقاية من التغيرات المفاجئة للتيار الكهربي والجهد الكهربي وتستعمل على مدى واسع من الجهود والتيارات الكهربية والتي تعتمد على خواص معينة عند تصنيعها.
     هذه الحماية تنتج عن العلاقة الغير خطية non - linearبين الجهد الكهربي ( V )والتيار الكهربي  (1) لهذه المواد ، والمعادلة التي تربط بين الجهد والتيار هيI = K V^a حيث يمثل Kثابت التناسب وaالمعامل الغير الخطي non – linearity coefficient، فكلما كانت aكبير كانت المادة المتكونة أفضل.
      أكسيد القصدير Sn O₂ مادة شبه موصلة من النوع السالب ، نطاق فجوتها ( 3-3.5eV)  وتركيبها البلوري يماثل التركيب البلوري لأكسيد التيتانيوم رباعي الأضلاع والزوايا. معدل تماسكها منخفض نتيجة لتوترها السطحي المرتفع ومعامل انتشارها العالي عند درجات الحرارة المرتفعة. و يمكن الحصول على SnO₂ الخزفي ذي المقاومة المتغيرة عالي الكثافة بتلبيد مسحوق SnO₂   مضافا إليه كمية بسيطة من أكاسيد النيوبيوم  Nbوالكوبلت Coوالكروميوم Crوعنصر من عناصر الأرض النادرة والتي تزيد من أدائه كجهاز.
 تؤدي عملية التلبيد إلى بنية مجهرية ( دقيقة ) تتألف من حبيبات شبه موصلة من النوع السالب محاطة بحواجز رفيعة معزولة ،تؤدي إلى تكون حواجز شوتكي المزدوجة في منطقة حدود الحبيبة نتيجة لعزل الأكاسيد المكونة لأكسيد القصدير ذو المقاومة المتغيرة.اكتشفت خاصية المقاومة المتغيرة لأكسيد القصدير حديثا عام 1995م.
    تعتمد الخواص الكهربية مباشرة على البنية المجهرية ( منطقة حدود الحبيبات ، منطقة النضوب وحجم الحبيبات ) والتي تتأثر بأنواع وكميات المواد المضافة ، فترة زمن التلبيد درجة حرارته ، معدل التبريد وتقنية التلبيد.
      الهدف من هذا البحث هو دراسة تأثير فترة زمن التلبيد عند درجات حرارة مختلفة للتلبيد على البنية المجهرية  والخواص الكهربية وخواص العزل الكهربي لأكسيد القصدير SnO₂المضاف إليه أكاسيد Nb, Co, Cr,Y 0
      ستصنع العينات في مختبر مجموعة دراسة المواد باستعمال الطرق التقليدية والمتبعة لتصنيع المواد السيراميكية0سيستخدم جهاز الأشعة السينية للحيود لمعرفة ثوابت الشبيكة كما سيستخدم المجهر الإلكتروني الماسح لمعرفة حجم الحبيبات ومنطقة حدود الحبية . الخواص الغير خطية بين الجهد الكهربي والتيار الكهربي والخواص المميزة بين السعة والجهد الكهربي سيتم دراستها باستخدام جهد كهربي مستمر. خواص العزل سيتم دراستها عند درجات حرارة مختلفة وترددات بين 20Hzو 3MHz.