ZnO-Bi2O3基壓敏電阻低溫燒結及摻雜改性研究.pdf

1、碩士學位論文論文題目論文題目ZnOBi2O3基壓敏電阻基壓敏電阻低溫低溫燒結及摻雜改性研燒結及摻雜改性研究作者姓名馬帥馬帥專業(yè)名稱材料學材料學指導教師姓名徐志軍徐志軍教授教授學院材料科學與工程學院材料科學與工程學院論文提交日期20152015年4月分類號TM283單位代碼10447密級無研究生學號1210180202聊城大學碩士學位論文i摘要ZnOBi2O3基壓敏電阻器具有優(yōu)異的壓敏性能，廣泛應用于電路的過壓保護和浪涌電流吸收等方面，是

2、目前研究最廣泛的壓敏陶瓷體系。隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，疊片式壓敏電阻器的應用愈加廣泛。為了降低其成本，使用純銀作為內電極材料，則需要降低ZnO壓敏陶瓷的燒結溫度，同時要求壓敏陶瓷具有優(yōu)良的壓敏性能。本論文通過添加低熔點燒結助劑的方法嘗試降低燒結溫度，并研究了不同元素對ZnO壓敏電阻的影響。本文主要內容包括：1.研究了低熔點燒結助劑B2O3對ZnOBi2O3基壓敏電阻燒結溫度和壓敏性能的影響。結果表明添加少量的B2O3，可以將ZnO壓敏陶

3、瓷的燒結溫度降至850℃，并通過B2O3和Bi2O3生成Bi4B2O9焦綠石相的方式改善ZnO壓敏陶瓷的壓敏性能。在B2O3的添加量為0.5mol%時，得到非線性系數(shù)為56.8、漏電流為0.3μA、壓敏場強為486Vmm的壓敏電阻。2.研究了不同價態(tài)Co對ZnO壓敏電阻的影響。研究發(fā)現(xiàn)Co元素在低溫燒結時可以有效的提高壓敏電阻的壓敏性能，并且不同價態(tài)Co的氧化物對壓敏性能的提高程度有所不同，其中以Co3O4的促進作用最為優(yōu)異。對其微觀結

4、構特征進行研究發(fā)現(xiàn)，Co離子可以擴散至ZnO的晶格結構中，最終均勻分布在晶粒和晶界處。氧化鈷的加入改變了晶界區(qū)域的導電特性，提高了陶瓷的壓敏性能，同時壓敏場強的增大程度很小。通過試驗發(fā)現(xiàn)，在ZnBiB體系中加入0.6mol%的Co3O4，880℃保溫4h燒結得到的壓敏電阻的壓敏場強為260Vmm，漏電流為2.8μA，非線性系數(shù)為29。3.選擇SnO2作為添加劑對ZnOBi2O3Co2O3三元系進行摻雜改性研究，試驗結果表明，Sn元素可以

5、擴散至ZnO晶格中，改變ZnO的晶格常數(shù)，并且能有效的減小壓敏電阻的漏電流，同時發(fā)現(xiàn)當SnO2和Bi2O3的摩爾比達到3:7時，Bi2O3才會和SnO2發(fā)生反應，生成焦綠石相。4.研究了Cr2O3對ZnOBi2O3MnO2系壓敏電阻微觀結構和電學性能的影響。試驗結果表明，隨著Cr含量的增加，ZnO壓敏陶瓷的第二相發(fā)生連續(xù)變化。當Cr2O3的添加量為0.2mol%時，陶瓷的晶粒尺寸明顯增大，從而大幅度降低陶瓷的壓敏場強，但非線性系數(shù)也同時