微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻的研究.pdf

1、微波燒結(jié)技術(shù)作為一種新型節(jié)能環(huán)保的燒結(jié)技術(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)階段大量研究的燒結(jié)技術(shù)之一，其研究領(lǐng)域包括冶金、陶瓷、化工等各方面。微波的體加熱、選擇性加熱、以及所謂微波“非熱效應(yīng)”等特點(diǎn)使得微波加熱技術(shù)得到了很大的應(yīng)用空間。但是盡管對(duì)微波加熱的研究已經(jīng)較為深入，其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程還處在起步階段，特別是對(duì)溫控精密性要求更高的電子功能材料的產(chǎn)業(yè)化還沒(méi)出現(xiàn)。氧化鋅壓敏電阻作為一種應(yīng)用很廣的敏感材料，其傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝已經(jīng)比較成熟，傳統(tǒng)生產(chǎn)中產(chǎn)品性

2、能的提升空間已經(jīng)不大。因此將微波燒結(jié)應(yīng)用于氧化鋅壓敏電阻的生產(chǎn)就顯示出了特別重要的科研和實(shí)際意義。本文著重研究了微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻的燒結(jié)工藝，主要研究了燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、加熱速率和降溫速率等主要燒結(jié)參數(shù)對(duì)氧化鋅壓敏電阻的失重率、致密度、微觀結(jié)構(gòu)和電性能的影響，從中總結(jié)出微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻(20D201K)的最佳燒結(jié)工藝為10℃/min的速度升溫，在1080℃保溫20min，然后以5℃/min降溫。在該工藝下，微波燒

3、結(jié)的產(chǎn)品的電性能超過(guò)了傳統(tǒng)燒結(jié)產(chǎn)品的水平，非線性系數(shù)大于65，漏電流為1.2μA，殘壓比為1.43，通流量大于12kA。其中殘壓比和通流量都達(dá)到了傳統(tǒng)工藝無(wú)法達(dá)到的水平。對(duì)比傳統(tǒng)燒結(jié)工藝，微波燒結(jié)工藝體現(xiàn)出了燒結(jié)效率提高、燒結(jié)溫度降低、燒結(jié)周期縮短、產(chǎn)品性能提高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)工藝摸索的結(jié)果，為了解釋微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻的電性能大大超過(guò)傳統(tǒng)燒結(jié)的原因，本文專門設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，力圖研究微波燒結(jié)的機(jī)理。對(duì)微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻的熱力

4、學(xué)分析、氣氛燒結(jié)的影響、微波燒結(jié)對(duì)氧化鋅壓敏電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響和微波電磁場(chǎng)的影響等進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)能降低晶粒生長(zhǎng)的活化能，并改變氧在氧化鋅壓敏電阻體系中的擴(kuò)散方式，同時(shí)還能影響B(tài)i元素的揮發(fā)情況，從而解釋了微波燒結(jié)具有高致密度、均勻的微觀結(jié)構(gòu)、高非線性系數(shù)、較低的漏電流和較高的通流量的原因。并研究了微波電場(chǎng)對(duì)氧化鋅壓敏電阻晶粒生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)氧化鋅壓敏電阻的晶粒有隨微波電場(chǎng)方向生長(zhǎng)的趨勢(shì)，從而解釋了不同電場(chǎng)方向下燒結(jié)

5、的氧化鋅壓敏電阻電性能具有很大差異的原因。最后，根據(jù)上述的研究，從工藝可行性和經(jīng)濟(jì)可行性方面對(duì)微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻產(chǎn)業(yè)化的可行性進(jìn)行了論證，證明微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻在工藝上和經(jīng)濟(jì)上是可行的。通過(guò)與傳統(tǒng)燒結(jié)工藝對(duì)比，從工藝周期、產(chǎn)品性能、工藝銜接性等方面論證了微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻工業(yè)化的工藝可行性；從燒結(jié)能耗、燒結(jié)工藝損耗等方面論證了微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻的經(jīng)濟(jì)可行性。這為微波燒結(jié)氧化鋅壓敏電阻的產(chǎn)業(yè)化，也為微波燒結(jié)功