Típicamente el Óxido de Titanio se incorpora a la formulación de varistores basados en ZnO dopado con Bi 2 O 3 para favorecer un crecimiento de los granos de ZnO, lo que determina su aplicación en dispositivos de bajo voltaje. Sin embargo su incorporación en formulaciones basadas en el ternario ZnO-Bi 2 O 3 -Sb 2 O 3 (sistema ZBS), características de aplicaciones de alto voltaje, es algo que apenas se ha analizado. En este trabajo se ha comprobado que lejos de favorecer el crecimiento de los granos de ZnO, la incorporación de TiO 2 a sistemas basados en dicho ternario ZBS lleva a un mayor control de la microestructura de estos electrocerámicos, y esto además se traduce en una apreciable mejoría de su respuesta eléctrica. Typically Titanium oxide is added to the formulation of Bi 2 O 3 -doped ZnO based varistors to enhance the growth of ZnO grains, thus allowing their application in low voltage devices. However its incorporation to formulation based on the ZnOBi 2 O 3 -Sb 2 O 3 (ZBS system), characteristic of high voltage applications has not been analyzed jet. In this contribution it has been verified that far from promoting the ZnO grain growth, the incorporation of TiO 2 to varistor formulations based on this ZBS ternary system leads to a better control of the varistor microstructure, which in turns causes an appreciable improvement of its electrical response.Key words: ZnO varistors, microstructure, spinel, grain growth.
INTRODUCCIÓNLos varistores, o resistores variables, son dispositivos de estado sólido cuya resistencia es dependiente del voltaje, corriente o polaridad (1-3). El varistor cerámico es de gran importancia tecnológica por sus características eléctricas no lineales, lo que permite que sea utilizado como interruptor reversible en circuitos de estado sólido con la capacidad adicional de almacenar energía. Concretamente los varistores basados en Óxido de Cinc dopado con Bi 2 O 3 son los más comunes por su amplio rango de voltaje y su elevado rendimiento no lineal (1). La formulación de estos cerámicos basados en ZnO comprende un complejo sistema multicomponente en el cual los dopantes juegan un papel muy importante, y debido a que el comportamiento varistor se origina en la estructura electrónica de los bordes de grano, la manipulación y el control de la microestructura en los bordes de grano se ve reflejada directamente en el desempeño eléctrico del varistor (4-8). Así por ejemplo para aplicaciones de alto voltaje se requiere de una microestructura fina constituida por pequeños granos de ZnO, para lo cual se incorpora Sb 2 O 3 como inhibidor del crecimiento de dichos granos, sistema ZnO-Bi 2 O 3 -Sb 2 O 3 (9-12). Por el contrario los varistores de bajo voltaje se caracterizan por una microestructura de granos gruesos, y para ello se suele añadir TiO 2 como dopante promotor del crecimiento de grano, sistema ZnO-Bi 2 O 3 -TiO 2 (13-17). En este último caso se ha Vol 51, 1, 61-66, Enero-Febrero 2012 ISSN 0366-3175. eISSN 2173-0431. doi: 10.3989/cyv.092012 comprobado que los iones de Titanio se distri...