KR20160014899A - 테르븀이 첨가된 바나디움계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법 - Google Patents

테르븀이 첨가된 바나디움계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화아연 바리스터, 특히 은(Ag) 내부전극과 동시소성이 가능한 바나디움계 산화아연(ZnO-V2O5) 바리스터에 관한 것으로서, 바나디움계 산화아연 바리스터에 미량으로 테르븀 산화물(Tb4O7)을 첨가하고 그 함량을 0.025 mol% 이하로 조절함으로써 바리스터의 우수한 비선형성을 확보할 수 있는 바나디움계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

테르븀이 첨가된 바나디움계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법{Terbium added Vanadium-based zinc oxide varistor and manufacturing method for the same}
본 발명은 산화아연 바리스터, 특히 은(Ag) 내부전극의 동시소성이 가능한 바나디움계 산화아연(ZnO-V2O5) 바리스터에 관한 것으로서, 바나디움계 산화아연 바리스터에 미량으로 테르븀(Tb4O7)을 첨가하고 그 함량 및 소결온도를 조절함으로써 바리스터의 우수한 비선형성을 확보하고, 장시간 사용 후에도 바리스터의 비선형성을 보다 안정적으로 유지할 수 있는 바나디움계 산화아연 바리스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
써지(surges)나 과도전류(transients)는 가정이나 상용 빌딩, 산업 또는 생산 설비 등을 막론하고 여기에 설치된 전자 장치에 피해를 입히거나 열화 또는 더 나아가 파괴시키는 전력 파형상의 일시적인 과전압 스파이크를 말한다. 과도전류는 전기부하 스위칭, 자기 또는 유도 커플링, 내부의 정전기와 같은 설비 내부의 인자(내적 요인)와 거의 대부분을 차지하는 외부의 번개(외적 요인)로부터 기원할 수 있다.
산화아연 바리스터는 전기·전기 시스템 내부의 고체소자(solid-state devices)를 치명적인 과도 과전압으로부터 안전하게 보호하기 위해서, 그리고 번개로부터 전기 설비를 보호하기 위한 피뢰기(arrester)의 핵심 부품으로서 널리 사용되고 있다.
이러한 산화아연 바리스터는 산화아연 펠릿에 다양한 부 첨가제를 혼합하여 적정 온도에서 소결시킴으로써 제조되는 반도체 전자세라믹 소자이다. 소결 공정은 산화아연 바리스터 세라믹스 안에서 전도성의 산화아연 결정립의 매트릭스가 입계(grain boundary)에 의해 서로 분리되어 있는 독특한 미세구조를 만들어 낸다.
산화아연 결정립-입계-산화아연 결정립으로 이루어진 단위 미세구조는 전기적으로는 백투백 제너 다이오드와 흡사하다. 결과적으로 산화아연 바리스터 세라믹스는 수많은 산화아연 결정립이 3차원적으로 펠릿 안에 적층된 다중접합 소자(multi-junction device)로 칭할 수 있다.
바리스터의 핵심적인 성질은 비선형적이고 대칭적인 전류-전압 특성에 있다. 이와 같은 비선형적 거동은 다수의 트랩 상태를 보유하고 있는 입계에 형성된 더블 쇼트키 장벽의 존재에 기인하며, 높은 비선형성은 전술한 바와 같이 바리스터가 써지를 감지하고 제한하는 스위칭 장치로 사용될 수 있게 한다.
최근에는 OLED TV. 스마트폰, 디지털 카메라, 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 진보된 전자 장치의 개발에 따라 칩 바리스터의 수요가 급격히 증가하고 있다. 현존하는 바리스터 세라믹스는 대개 상용 적층형 바리스터(Multilayer varistor, MLV)에 사용되고 있는 비스무스계(ZnO-Bi2O3)와 프라세오디뮴계(ZnO-Pr6O11)인데, 이들은 1000℃를 초과하는 소결온도가 필요하다. 이 때문에 적층형 바리스터의 내부전극은 순수한 은(Ag) 대신에 팔라듐(Pd)이나 백금(Pt)와 같은 내화금속(refractory metal)을 사용하였다.
그러나, 근자에는 소결온도가 900℃ 이하에서도 순수한 은 내부전극과 동시소결이 가능하여 적층형 바리스터에 더욱 적합한 바나디움계(ZnO-V2O5) 바리스터가 유력한 후보로 떠오르고 있으며, 삼원계(ternary) 또는 사원계(quaternary) 조성을 가진 바나디움계 산화아연 바리스터는 낮은 소결온도에서 양호한 비선형성을 보여주고 있다.
이런 장점을 가진 바나디움계 산화아연 바리스터는 다양한 측면에 대해 연구가 진행되어 오고 있으며, 바나디움계 산화아연 바리스터는 특정한 참가물과 소결 공정이 뒤따라야지만 비선형성을 더욱 개선할 수 있기 때문에 이에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있다.
특히 본 출원인은 ZnO-V2O5-MnO2-Nb2O5계(ZVMN계) 바리스터에 적정량의 에르븀 산화물(Er2O3)을 첨가함으로써 매우 높은 비선형성을 달성할 수 있는 바나디움계 산화아연 바리스터에 대해 한국특허출원 제2012-0051584호로 출원한 바 있다.
한국등록특허 제10-1397499호 (2014.05.21 공고)
본 발명은 바나디움계 산화아연 바리스터에 미량으로 함유되는 새로운 첨가제를 찾아냄으로써 비선형 저항소자인 바리스터에 필수적으로 요구되는 높은 비선형성이 구현되도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 바나디움 산화물(V2O5), 망간 산화물(MnO 2 ) 및 니오븀 산화물(Nb2O5)을 첨가제로 포함하고, 잔부는 산화아연(ZnO)으로 이루어진 바나디움계 산화아연 바리스터에 관한 것으로서, 상기 바나디움계 산화아연 바리스터에 테르븀 산화물(Tb4O7)이 더 첨가된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 테르븀 산화물(Tb4O7)은 0.025 mol% 이하의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 바나디움계 산화아연 바리스터의 항복전계(E1mA)는 4,900 V/cm 이상, 비선형 계수(α)는 60 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 바나디움계 산화아연 바리스터의 조성은 (97.4-X) mol% ZnO + 0.5 mol% V2O5 + 2.0 mol% MnO2 + 0.1 mol% Nb2O5 + X mol% Tb4O7 인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 바나디움계 산화아연 바리스터는 0.025 mol%의 테르븀 산화물(Tb4O7)을 포함하고, 소결온도는 875∼900℃ 범위인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 바나디움계 산화아연 바리스터의 제조방법은 산화아연(ZnO), 바나디움 산화물(V2O5), 망간 산화물(MnO2), 니오븀 산화물(Nb2O5) 및 테르븀 산화물(Tb4O7)를 칭량하는 제1 단계;와, 상기 칭량된 조성물에 아세톤을 첨가하여 볼밀링으로 혼합한 후 건조시키는 제2 단계;와, 상기 제2 단계를 거친 혼합물을 폴리비닐 부틸알(PVB) 바인더와 아세톤이 담긴 용기 안에 넣어 혼합하고 이를 건조하는 제3 단계;와, 상기 혼합된 조성물을 원하는 모양의 성형체로 만들고 소결하는 제4 단계; 및 상기 소결체에 은전극을 도포하고, 패키지 처리를 하는 제5 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 테르븀 산화물(Tb4O7)은 0.025 mol% 이하의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 바나디움계 산화아연 바리스터의 제조방법에 있어서, 상기 바나디움계 산화아연 바리스터의 조성은 (97.4-X) mol% ZnO + 0.5 mol% V2O5 + 2.0 mol% MnO2 + 0.1 mol% Nb2O5 + X mol% Tb4O7 인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 바나디움계 산화아연 바리스터는 0.025 mol%의 테르븀 산화물(Tb4O7)을 포함하고, 소결온도는 875∼900℃ 범위인 것이 바람직하다.
본 발명은 바나디움계 산화아연 바리스터에 미량으로 함유되는 첨가제로 테르븀을 적용함으로써 종래의 산화아연 바리스터에서는 구현하기 힘들었던 매우 높은 수준의 비선형성을 확보하게 되는 우수한 효과를 가진다.
또한 본 발명의 바나디움계 산화아연 바리스터는 첨가제인 테르븀의 함량 및 소결온도를 제어함으로써 우수한 비선형성을 확보할 수 있다.
도 1은 테르븀의 함량을 달리하는 바나디움계 산화아연 바리스터의 4가지 시편에 대한 전사주사현미경 사진.
도 2는 도 1에 도시된 각 시편의 XRD 패턴을 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 각 시편 상의 부 결정상의 조성을 EDS 분석한 결과.
도 4는 본 발명에 따른 바나디움계 산화아연 바리스터 시편의 테르븀 함량에 따른 전계-전류(E-J) 특성을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 4개 시편에 기초한 항복전계, 비선형 계수 및 누설전류밀도의 변화 양상을 도시한 도면.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 바나디움계 산화아연 바리스터를 준비하는 단계 및 제조된 바나디움계 산화아연 바리스터의 구조적, 전기적 특성을 평가하는 과정을 상세히 설명한 후 그 결과에 대해 기술하기로 한다.
시편의 제작
본 발명에 따른 바나디움계 산화아연 바리스터의 조성은 ZnO, V2O5, MnO2, Nb2O5 및 테르븀(Tb4O7)을 구성 성분으로 하는데, V2O5, MnO2, Nb2O5의 조성은 고정하고 주성분인 ZnO 및 미량으로 첨가되는 테르븀의 함량을 변화시키며 시편을 제작하였다.
가장 많이 첨가되는 산화물인 V2O5는 0.5 mol%, MnO2는 2.0 mol%, Nb2O5는 0.1 mol%로 고정하였으며, 테르븀의 함량은 0.0, 0.025, 0.05, 0.1 mol%로 조절하여 총 4종류의 시편을 제작하였다.
따라서, 시편 제작에 사용된 조성은 (97.4-X) mol% ZnO + 0.5 mol% V2O5 + 2.0 mol% MnO2 + 0.1 mol% Nb2O5 + X mol% Tb4O7 (X = 0.0, 0.025, 0.05, 0.1)으로 이루어진다.
고순도(>99.9%) 시약 등급의 각 시료는 전자저울로 10㎍의 오차범위까지 칭량되며, 표준적인 세라믹 공정 테크닉에 따라 각 시편이 제조되었으며 그 일련의 공정은 다음과 같다.
먼저 폴리프로필렌 용기 안에 지르코니아 볼과 아세톤 및 칭량된 모든 시료를 넣고 24시간 동안 볼밀링으로 혼합하였다.
혼합된 슬러리는 120℃에서 12시간 동안 건조되고, 건조된 혼합물은 0.8 중량%의 폴리비닐 부틸알(PVB) 바인더와 아세톤이 담긴 비커 안에서 자석 교반기를 이용하여 다시 혼합되었으며, 이를 건조한 후 100 메시(mesh)체로 분급(sieving)하여 출발 파우더(starting powder)를 제조하였다.
위의 과정으로 준비된 파우더는 100㎫ 압력하에서 직경이 10mm, 두께가 1.5mm인 디스크 형상의 펠릿으로 성형한 후 공기 중에서 900℃의 소결온도로 3시간 동안 소결하였으며, 소결 완료 후 실온까지 노냉하였다. 소결과 냉각은 각각 및 4℃/분의 속도로 진행하였다.
최종적인 시편은 직경은 8mm, 두께는 1.0mm가 되도록 팹핑 머신(GLP-S20/25; GLP Korea, Korea)을 이용하여 랩핑/폴리싱 가공을 하였으며, 가공된 각 시편의 양면에 은(Ag) 페이스트를 도포하고 550℃에서 10분간 열처리하여 직경 5mm의 은전극을 완성하였다.
최종적으로 리드 와이어를 각 면의 은전극에 납땜하고, 열가소성 수지 파우더 안에 디핑(dipping)하여 패키지로 만들었다.
미세구조 특성
위의 과정으로 준비된 시편을 25℃에서 25초간 1 HClO4:1000 H2O 용액에서 화학적 에칭을 하였으며, 시편 표면의 미세구조 특성을 주사전자현미경(FESEM, Quanta 200, FEI, Brno, Czech)으로 관찰하였다.
평균 결정립 크기(average grain size, d)는 선형교차기법에 의한 계산식인 d=1.56L/MN(여기서, L은 현미경 사진상의 임의의 테스트 라인 길이, M은 현미경 사진의 배율, N은 테스트 라인과의 유효 교차수)으로부터 구하였다.
그리고, 부 결정상(minor phase)에 대한 조성분석은 주사전자현미경(SEM) 유니트에 부착된 EDS(Energy Dispersion x-ray Spectroscope)로 수행하였으며, 결정질상은 니켈로 필터링된 CuKα 방사선을 이용하는 XRD(powder X-ray Diffractometer, X'pert-Pro MPD, Panalytical, Almelo, Netherland)로 확인하였다.
또한, 소결된 펠릿의 소결밀도(ρ)는 전자저울(AG 245, Mettler Toledo International Inc., Greifensee, Switzerland)에 부착된 밀도측정용 키트(238490)를 이용해 측정하였다.
도 1은 테르븀의 함량을 달리하는 바나디움계 산화아연 바리스터의 4가지 시편에 대한 전사주사현미경 사진이며, 테르븀의 함량(X mol%) 0.0, 0.025, 0.05, 0.1 mol%에 대한 4개의 시편은 각각 (a), (b), (c), (d)로 표시되었다(이하, 모두 동일함).
도 1에 나타난 바와 같이, 모든 시편에 있어서 입자 및 입계의 윤곽이 뚜렷한 표면 모폴러지를 확인할 수 있는데, 결정립의 크기를 제외하고는 테르븀의 함량 변화가 표면 미세구조에 미치는 뚜렷한 효과는 찾기 어렵다.
평균 결정립 크기(d)는 도핑된 테르븀 함량 0.05 mol%까지는 7.2㎛에서 6.7㎛로 감소하였지만, 테르븀 함량이 0.05 mol%를 초과하게 되면 평균 결정립 크기는 다시 증가하였고, 따라서 테르븀이 결정립 성장의 촉진제로 작용하였음이 명백하다. 이는 테르븀이 입계를 분리하고 입계에서의 증강된 계면 에너지가 입계의 이동을 촉진하기 때문인 것으로 추정된다.
소결밀도(ρ)는 테르븀의 함량 증가에 따라 5.44g/㎤에서 5.55g/㎤까지 점차로 증가하였는데, 이는 산화아연의 이론적 밀도(5.78g/㎤)의 94.1%에서 96.0% 범위에 각각 해당하는 것이다. 즉, 테르븀의 도입은 작은 범위에서 고밀화(densification)를 촉진한 것이다.
도 2는 상기 4가지 시편에 대한 XRD 패턴을 도시한 것인데, XRD 패턴의 피크에 기초할 때, 모든 시편은 육방정계 산화아연의 주 결정상에 더하여 Zn3(VO4)2, ZnV2O4 및 VO2가 부 결정상으로 존재한다는 것을 보여주고 있으며, 특히 테르븀이 포함된 시편 (b)∼(d)는 테르븀이 없는 시편 (a)에 비해 TbVO4가 추가적인 부 결정상으로 존재하고 있음을 보여준다.
이러한 부 결정상의 조성을 EDS 분석한 결과가 도 3에 도시되어 있다. 도 3(a)의 상은 니오븀(Nb)과 바나디움(V)를 함유하는 Mn3O4를 나타내는 것이며, 도 3(b)∼도3(d)에 나타난 부 결정상은 바나디움(V) 원소의 검출을 감안할 때 망간(Mn) 및 니오븀(Nb)을 함유하는 Zn3(VO4) 내지는 ZnV2O4일 것이다.
그리고, 도 3(d)의 분석 결과에 의하면, 바나디움(V)과 테르븀(Tb) 원소가 검출되었다는 점으로 미루어 볼 때, 테르븀의 도입에 의해 생성된 부 결정상은 TbVO4라는 것을 알 수 있다.
위와 같은 4개 시편의 미세구조 특성은 다음에서 설명될 전기적 특성과 함께 표 1에 상세히 정리되어 있다.
전기적 특성
시편의 전계-전류(E-J) 특성은 고전압 소스측정 유니트(High Voltage Source-Measure Unit: Keithley 237, Keithley Instruments Inc., Cleveland, OH, USA)에 의해 측정되었다.
여기서, 항복전계(E1mA)는 전류밀도가 1.0 mA/㎠일 때의 전기장(V/㎝)으로, 누설전류밀도(JL)는 0.80 E1mA에서의 전류(mA/㎠)로 정의하여 측정하였다.
그리고, 비선형 계수(α)는 실험식 J=C·Eα로 정의되는데(여기서, J는 전류밀도, E는 인가된 전기장, C는 상수), 이 실험식에 의해 비선형 계수(α)는 하기의 식(1)로 계산된다.
α= (logJ2-logJ1)/(logE2-logE1) ....................... 식(1)
(여기서, J1=1.0 mA/㎠, J2=10 mA/㎠, E1 및 E2는 각각 J1과 J2에 대응하는 전기장)
도 4는 테르븀의 함량을 변화시킨 4개 시편에 대한 전계-전류(E-J) 특성을 도시한 것이며, 도시된 바와 같이 항복전 영역(prebreakdown region)과 항복 영역(breakdown region)으로 뚜렷이 분리된 전계-전류(E-J) 곡선의 비선형성을 확인할 수 있다.
각 시편에 대한 상세한 전계-전류(E-J) 특성은 전술한 미세구조 특성과 함께 아래의 표 1에 정리되어 있다.
본 발명의 4개 시편에 대한 미세구조 및 전계-전류(E-J) 특성 파라미터
시편 d
(㎛)		 ρ*
(g/㎤)		 E1mA
(V/cm)		 vb
(V/gb)		 α JL
(㎃/㎠)
(a) 5.6 5.44 4818 2.7 47.3 0.09
(b) 5.4 5.49 5024 2.7 65.5 0.07
(c) 5.2 5.53 5272 2.7 47.4 0.15
(d) 5.8 5.55 4934 2.9 39.8 0.17
* 산화아연(ZnO)의 이론적 밀도: 5.78g/㎤
상기 표 1을 참조하여 본 발명의 4개 시편에 대한 전계-전류(E-J) 특성을 좀더 상세히 살펴본다.
테르븀의 함량에 따른 항복전계(E1mA)의 거동은 도 5(a)에 도시되어 있다. 항복전계(E1mA)는 테르븀의 함량이 0.05 mol%에 이름에 따라 4818 V/cm에서 5024 V/cm로 미소 증가되었고, 테르븀의 함량 0.05 mol% 농도에서 최대치 5272 V/cm에 이른 후 이 농도를 초과하면 감소하였다.
위와 같은 테르븀의 함량에 따른 항복전계(E1mA)의 변화 양상은 산화아연의 평균 결정립 크기(d)와 입계당 항복전압(vb)의 비율로서 설명될 수 있다.
항복전계와 평균 결정립 크기 사이의 관계는 E1mA=vb/d(여기서, d는 결정립의 크기, vb는 입계당 항복전압)의 수식으로 표현되는데, 이 수식에 나타난 것처럼 평균 결정립의 크기(d)는 항복전계(E1mA)에 절대적인 영향을 미친다. 즉, 평균 결정립 크기(d)의 감소는 입계수(number of grain boundary)의 증가를 불러오고, 이에 따라 입계당 항복전압(vb)이 일정하다면 항복전계(E1mA)를 증가시키는 결과를 가져온다.
결론적으로 표 1에 정리된 내용을 참조하면, 모든 시편에 있어서 입계당 항복전압(vb)은 거의 동일(2.7∼2.9)하였고, 따라서 각 시편에서의 항복전계(E1mA)는 평균 결정립 크기(d)에 정확히 반비례하는 거동을 나타내고 있는 것이다.
그리고, 비선형 특성을 정량적으로 추정하기 위해 사용되는 비선형 계수(α)의 경향은 도 5(b)에 나타나 있는데, 테르븀의 함량이 0.025 mol%에 이르기까지 비선형 계수(α)는 47.3에서 65.5로 크게 증가하여 최대치를 나타냈으며, 이후 테르븀의 함량이 더 늘어나게 되면 감소하는 경향을 나타냈다.
참고로 테르븀이 0.025 mol% 포함된 시편 (b)가 보여주는 65.5의 비선형 계수의 수준은 이전에 알려진 바나디움계 산화아연 바리스터 중 하나인 본 출원인의 선행특허인 한국등록특허 제10-1397499호(특허문헌 1)의 에르븀으로 조절된 산화아연 바리스터의 63의 비선형 계수를 상회하는 높은 것이다.
테르븀의 첨가가 비선형 계수(α)의 변화에 막대한 영향을 미치는 것은 명확한데, 비선형 계수(α)의 변화 양상은 입계에서의 전자 상태에 깊이 연관되어 있고 이 전자 상태는 포텐셜 장벽 높이(potential barrier height)를 유도함에 따라 결과적으로 비선형 계수(α)의 변화 양상은 포텐셜 장벽 높이의 변화에 일치한다.
한편, 테르븀의 함량에 따른 누설전류밀도(JL)의 거동을 도시한 도 5(c)를 보면, 테르븀 함량이 0.025 mol%에 이를 때 누설전류는 최소치 0.07 ㎃/㎠를 기록하였으며 그 이상의 추가적인 테르븀 함량의 증가는 누설전류의 증가로 이어졌다. 즉, 테르븀의 함량에 따른 누설전류밀도(JL)의 거동은 비선형 계수(α)의 변화 경향과 완전히 반대인 것이다.
위에서 설명된 테르븀의 함량에 의존하는 비선형 계수(α), 항복전계(E1mA), 누설전류밀도(JL)의 거동을 종합적으로 고려하면 최적의 테르븀의 함량은 0.025 mol%라 할 수 있으며, 이런 테르븀 농도 0.025 mol%인 본 발명의 바나디움계 산화아연 바리스터에 대해 소결온도를 변화시키며 그 영향을 평가하였다. 이 결과는 아래의 표 2에 정리되어 있다.
테르븀 농도 0.025 mol%인 바나디움계 산화아연 바리스터의 소결온도 변화에 따른 미세구조 및 전계-전류(E-J) 특성 파라미터
소결온도
(℃)*		 d
(㎛)		 ρ
(g/㎤)		 E1mA
(V/cm)		 vb
(V/gb)		 α JL
(㎃/㎠)
875 4.5 5.55 6761 3.0 57.3 0.15
900 5.4 5.49 5024 2.7 65.5 0.07
925 7.6 5.48 2385 1.8 13.0 0.44
950 10.2 5.44 1272 1.3 13.5 0.32
* 97.375 ZnO + 0.5 V2O5 + 2.0 MnO2 + 0.1 Nb2O5 + 0.025 Tb4O7 시편
표 2를 보면, 소결온도의 증가에 따라 소결온도 900℃에 다다르기까지 비선형 계수(α)는 증가하여 최대치 65.5를 나타낸 후 900℃를 초과하는 소결온도의 증가는 비선형 계수(α)의 급격한 하락을 초래하였다.
나아가 누설전류밀도(JL)는 소결온도가 875℃에서 900℃로 증가함에 따라 0.15 ㎃/㎠에서 0.07 ㎃/㎠로 감소하였으며, 그 이상의 소결온도 증가와 함께 누설전류밀도(JL)도 증가하였다.
이러한 소결온도의 영향을 감안하면, 테르븀 농도 0.025 mol%인 바나디움계 산화아연 바리스터의 소결온도는 875∼900℃ 범위가 적합한 것으로 평가된다.
이상 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 바나디움 산화물(V2O5), 망간 산화물(MnO2) 및 니오븀 산화물(Nb2O5)을 첨가제로 포함하고, 잔부는 산화아연(ZnO)으로 이루어진 바나디움계 산화아연 바리스터에 있어서,
    상기 바나디움계 산화아연 바리스터에 테르븀 산화물(Tb4O7)이 더 첨가된 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테르븀 산화물(Tb4O7)은 0.025 mol% 이하의 함량으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바나디움계 산화아연 바리스터의 항복전계(E1 mA)는 4,900 V/cm 이상, 비선형 계수(α)는 60 이상인 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바나디움계 산화아연 바리스터의 조성은 (97.4-X) mol% ZnO + 0.5 mol% V2O5 + 2.0 mol% MnO2 + 0.1 mol% Nb2O5 + X mol% Tb4O7 인 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바나디움계 산화아연 바리스터는 0.025 mol%의 테르븀 산화물(Tb4O7)을 포함하고, 소결온도는 875∼900℃ 범위인 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터.
  6. 산화아연(ZnO), 바나디움 산화물(V2O5), 망간 산화물(MnO2), 니오븀 산화물(Nb2O5) 및 테르븀 산화물(Tb4O7)를 칭량하는 제1 단계;
    상기 칭량된 조성물에 아세톤을 첨가하여 볼밀링으로 혼합한 후 건조시키는 제2 단계;
    상기 제2 단계를 거친 혼합물을 폴리비닐 부틸알(PVB) 바인더와 아세톤이 담긴 용기 안에 넣어 혼합하고 이를 건조하는 제3 단계;
    상기 혼합된 조성물을 원하는 모양의 성형체로 만들고 소결하는 제4 단계; 및
    상기 연마된 소결체에 은전극을 도포하고, 패키지 처리를 하는 제5 단계;
    를 포함하는 바나디움계 산화아연 바리스터의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 테르븀 산화물(Tb4O7)은 0.025 mol% 이하의 함량으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터의 제조방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 바나디움계 산화아연 바리스터의 조성은 (97.4-X) mol% ZnO + 0.5 mol% V2O5 + 2.0 mol% MnO2 + 0.1 mol% Nb2O5 + X mol% Tb4O7 인 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바나디움계 산화아연 바리스터는 0.025 mol%의 테르븀 산화물(Tb4O7)을 포함하고, 소결온도는 875∼900℃ 범위인 것을 특징으로 하는 바나디움계 산화아연 바리스터의 제조방법.
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