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Frequency Characteristics of Anodic Oxide Films

원자력학회지 1974년 6권 1호 p.14 ~ 22
이동녕, Yoon Young-Ku,
소속 상세정보
이동녕 ( Lee Dong-Nyung ) 
Korea Institute of Science and Technology

 ( Yoon Young-Ku ) 
Korea Atomic Energy Research institute

Abstract

아노다이징 전압이 탄탈양극산화피막의 주파수 특성에 미치는 영향을 다음 임피단스 식을 이용하여 분석하였다.
1/C_(1)=(1nωτ_(ω)+Pln(τ_(ω)/τ_(o))/(C_(o)(1+P)ln(τ_(ω)/τ_(o))
tan δ_(f)=_(ω)C_(f)R_(f)=(ωτ_(ω)(π/2-tan^(-1)ωτ_(o))+Pln(τ_(ω)/τ_(o)))/(ωτ_(ω)(ln(ωτ_(ω)+Pln(τ_(ω)/τ_(o)))
여기서 R_(f), C_(f), tan δ_(f)는 각각 양극산화피막의 등가직렬저항, 등가직렬용량, 유전손실이다. 파라데타 P, τ_(o), τ_(ω), C_(o)는 다음과 같이 정의된다.
P=(d-ω)/ω
τ_(o)=κρ_(o)
τ_(ω)=κρ_(ω)
C_(o)=κA/d
여기서 d 는 양극산화피막의 두께, ω는 확산층의 두께, ρ_(o)는 금속과산화물의 계면에서의 산화물의 비저항, ρ_(ω)는 양극산화피막의 진성영역에서의 비저항, A는 양극산화 피막의 면적이며, κ=0.0885×10^(-12)×유전상수(in farad/㎝).
등가직렬용량의 주파수에 따른 변화와 유전손실은 아노다이징전압이 증가함에 따라 감소하였다. 이 현상은 산화피막의 확산층의 두께가 아노다이징전압이 증가함에 따라 약간 증가하는 반면 선화피막 전체두께는 아노다이징전압에 비례하여 증가한다는 사실때문이다.
실험측정치가 tan δ_(f)=0.682ΔC_(f)관계식으로부터 負로 이탈하는것을 위의 임피단스식에 바탕을 두고 검토하였다. 여기서 ΔC_(f)는 0.1과 1KHZ 사이에서의 용량변화이다.

Effects of anodization voltage on frequency characteristics of anodic oxide films on tantalum were analyzed based on the following impedance equations:
1/C_(1)=(1nωτ_(ω)+Pln(τ_(ω)/τ_(o))/(C_(o)(1+P)ln(τ_(ω)/τ_(o))
tan δ_(f)=_(ω)C_(f)R_(f)=(ωτ_(ω)(π/2-tan^(-1)ωτ_(o))+Pln(τ_(ω)/τ_(o)))/(ωτ_(ω)(ln(ωτ_(ω)+Pln(τ_(ω)/τ_(o)))
Here Rf, Cf and tan of are equivalent series resistance in ohm, equivalent series capacitance in farad and dielectric loss of anodic oxide films respectively Parameters P, rc, Tw and Co are defined as follows:
P=(d -w)/w
To=kTo
Tw=xPw
Co=kA/d
where d is the thickness of oxide film, w is the diffusion layer thickness, po is the resistivity of oxide film at the interface of metal and the oxide, pw is the resistivity of oxide film at intrinsic region and A is the area of the film and c=0. 5X10-12Xdielectric constant, (in farad/cm).
It was shown that dielectric loss and frequency dependence of equivalent series capacitance decrease as anodization voltage increases. This is a consequence of the fact that the thickness of diffusion layer increases a little with increasing anodization voltage whereas the total oxide thickness is proportional to the anodization voltage.
The ngative deviation of measured values from the relation, tan of=0.682 dCf, was also discussed based on the impedance equations given above. Here dCf is the change in capacitance between 0.1 and 1 KHZ

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