疊層片式化氧化鋅電沖擊浪涌抑制器材料的設(shè)計(jì)與性能研究.pdf_第1頁(yè)
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1、疊層片式化ZnO壓敏電阻以其體積小、響應(yīng)速度快、易于實(shí)現(xiàn)低壓化等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品領(lǐng)域。但目前國(guó)內(nèi)的疊層片式ZnO壓敏電阻依然處在發(fā)展階段,產(chǎn)品性能差,穩(wěn)定性低,故本課題針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了研究。同時(shí),考慮到實(shí)現(xiàn)Ag、Cu等金屬作為疊層片式ZnO壓敏電阻器的內(nèi)電極,降低生產(chǎn)成本,本文通過(guò)參閱大量的文獻(xiàn),嘗試研究降低ZnO壓敏電阻的燒結(jié)溫度。本論文采用傳統(tǒng)陶瓷制備工藝分別制備了Zn-Bi基和Zn-V基壓敏陶瓷,并研究了其物相結(jié)構(gòu)、

2、顯微形貌以及壓敏特性,具體包括以下內(nèi)容:
  通過(guò)改變燒結(jié)工藝,研究不同升溫速率和保溫時(shí)間對(duì)Zn-Bi基壓敏電阻性能的影響。結(jié)果表明,以4℃/分鐘的升溫速率燒結(jié)的陶瓷具有較好的致密度,電學(xué)性能較好;保溫時(shí)間為2h時(shí),燒結(jié)的陶瓷具有較均一的微觀結(jié)構(gòu),電學(xué)性能較好。
  在配方不變的基礎(chǔ)上,通過(guò)摻雜玻璃粉和BaCu(B2O5)(BCB)粉來(lái)降低ZnO壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度。結(jié)果表明,玻璃粉的摻雜在不改變壓敏陶瓷微觀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,可將

3、Zn-Bi基壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度降低到了1000℃以下,當(dāng)摻雜量為0.75wt%時(shí),得到了性能較好的壓敏電阻陶瓷:α=36.3,IL=4.9μA。BCB粉的摻雜也能夠降低Zn-Bi基壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度,當(dāng)其摻雜量為0.75wt%時(shí),在975℃燒結(jié)的壓敏電阻陶瓷具有較好的綜合性能,其電學(xué)性能參數(shù)為:α=26.3,IL=4.4μA。但得到的兩種壓敏電阻陶瓷的壓敏電壓E1mA都在100V/mm以上,不能作為低壓ZnO壓敏陶瓷來(lái)使用。
  

4、而在低壓化的ZnO壓敏電阻陶瓷的制備過(guò)程中,以Zn-V二元系為基。Zn-V基壓敏陶瓷自身具有低溫?zé)Y(jié)的特性,但小的非線性系數(shù)制約了他的發(fā)展應(yīng)用,因此通過(guò)添加Mn元素氧化物以及同時(shí)添加Mn和Nb兩種元素氧化物來(lái)提高其壓敏性能,同時(shí)對(duì)陶瓷樣品的相組成、顯微微結(jié)、壓敏性能進(jìn)行了研究。研究表明,單獨(dú)添加Mn元素,并不能優(yōu)化Zn-V基壓敏陶瓷的微觀結(jié)構(gòu),提升其非線性系數(shù),而同時(shí)添加Mn和Nb時(shí),Zn-V基壓敏陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,非線性系數(shù)有較

5、大提升,在900℃燒結(jié)的壓敏電阻陶瓷具有較好的性能,其參數(shù)為IL=5.1μA,E1mA=88.5V/mm,α=28.8。
  在Zn-V基添加Mn和Nb元素陶瓷配方的基礎(chǔ)上,通過(guò)摻雜BiVO4,來(lái)進(jìn)一步降低壓敏電壓,提升非線性系數(shù),以便實(shí)現(xiàn)壓敏電阻陶瓷低壓化的要求。結(jié)果表明,摻雜了BiVO4的壓敏陶瓷在低溫下燒結(jié),壓敏電壓E1mA降低到了35V/mm以下,同時(shí),非線性系數(shù)也有了提高,在940℃燒結(jié)的壓敏電阻陶瓷具有較好的性能,參數(shù)

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