دراسة تغير المقاومة النوعية والسماحية النسبية مع درجة الحرارة لعينات تيتانات الباريوم الخزفية المضاف إليها أكسيد البراسيوديميوم A Study of the temperature dependence of the resistivity and permittivity of pro2 doped barium titanate ceramics

Abstract

صنعت عينات تيتانات الباريوم (Ba Tio3) شبه الموصلة من النوع السالب (ntype) بإضافة تراكيز مختلفة لثاني أكسيد البراسيوديميوم (PrO2) (بين 01 إلى 025 % جزيء جرامي) درست المقاومة النوعية والسماحية النسبية لهذه العينّات عند درجات حرارة مختلفة، من درجة حرارة الغرفة إلى 230 م في حالة التيار المباشر (D C) والتيار المتردد (A C) (عند 12 كيلو هيرتز)، وجد أن المقاومة النوعية تزداد فجأة مع زيادة درجة الحرارة عند درجة حرارة كيوري (Tc)، وهو ما يعرف بمعامل المقاومة الحراري الموجب (PTCR)، بينما تتناقص السماحية النسبية فسرت هذه الظاهرة على أساس تكون حاجز جهد (potential barrier) في منطقة حدود الحبيبة والناتج عن تكون الحالات المتقلبة بين السطحية (interface accepotor states) وتطابقت القيم النظرية والعلمية للمقاومة النوعية اعتمادا على نموذج [Heywang 1] ومنه تم حساب ارتفاع حاجز الجهد وكثافة الحالات المتقبلة المشغولة وكذلك طاقة المتقبل (acceptor energy)، عينت مقاومة الحبيبة ومقاومة حدودها عن طريق دراسة الممانعة المركبة عند درجة حرارة الغرفة لقيم مختلفة للتردد بين 20 هيرتز و300 كيلو هيرتز، كما حسبت الكثافة وحجم الحبيبات

Semiconducting PrOz doped Barium Titanate (BaTiO3) has been obtained by doping ferroelectrics BaTiO3 with various concentrations of praseodymium Oxide PrOz (01 to 025 mole %) The changes of resistivity and permittivity of the resulting ceramics have been studied in the temperature interval from room temperature to 230°e using D e and A C (12 KHz) measurements A positive temperature coefficient of resistance (PTCR) has been observed for temperatures above Curie temperature (TJ and the relative permittivity has been observed to decrease with temperature In accordance with model given by Heywang (1961) this observation has been attributed to the formation of a potential barrier at the grain boundaries The potential barriers are due to the presence of interface acceptor states Theoretical calculations on the basis of this model and experimental results agree fairly well The magnitude of the potential barrier and the density of the interface acceptor states as well as the acceptor energy have been calculated The resistivity of the grains and the grain boundaries has been obtained via analysis of the complex impedance that has been measured at room temperature for various values of the frequency (20 Hz – 300 Hz) The density and average grain size has also been determined