Mn摻雜對ZnPrO基壓敏陶瓷老化特性的影響.pdf

1、ZnO基壓敏電阻是一種可在所有電子電路中廣泛應(yīng)用的防止浪涌電壓損害的保護(hù)器件。在ZnO基壓敏電阻的三大體系中,ZnPrO基壓敏陶瓷具有非線性系數(shù)高、能量吸收能力強和穩(wěn)定性優(yōu)異等特點,近幾年受到了廣泛的重視。與所有 ZnO基壓敏電阻陶瓷類似,摻雜研究是其功能化的基礎(chǔ)。本課題組及已有研究表明,Mn摻雜ZnPrO壓敏陶瓷具有優(yōu)良的電性能,但關(guān)于其老化特性的研究還是空白。本文采用傳統(tǒng)氧化物陶瓷制備工藝,以 ZnO為主要原料,分別制備了MnCO3

2、或 MnO2摻雜的ZnPrO基壓敏陶瓷。在揭示兩類樣品燒結(jié)機理、顯微結(jié)構(gòu)、和宏觀、微觀電學(xué)性能差異性的基礎(chǔ),采用標(biāo)準(zhǔn)直流老化方法,研究兩種Mn摻雜對ZnPrO基壓敏陶瓷老化特性的影響及作用機理的差異,旨在為開發(fā)高抗老化ZnPrO基壓敏電阻陶瓷奠定理論及實踐基礎(chǔ)。
　　通過XRD、SEM、EDS的綜合分析,確定出Mn大多與Pr的氧化物化合產(chǎn)生一種新的化合物 Pr0.95Mn0.939O3;除了Pr0.95Mn0.939O3之外還確定

3、了另外一種第二相物質(zhì), Cr2O3和Pr的氧化物合成的PrCrO3與Pr0.95Mn0.939O3形成的固溶體共同組成第二相的顆粒相。PrMnO3和 PrCrO3具有相同的晶體結(jié)構(gòu),都屬于鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu);XRD定量分析顯示,Pr0.95Mn0.939O3和PrCrO3在MnCO3摻雜樣品中的含量多于MnO2摻雜樣品。并且通過 DSC和燒結(jié)過程中物相分析發(fā)現(xiàn)在600℃之前,MnCO3混合粉體反應(yīng)相對劇烈,之后的反應(yīng) MnO2摻雜的混合粉

4、體反應(yīng)更加明顯,Pr0.95Mn0.939O3和 PrCrO3的合成溫度基本一致,大概在800℃附近。
　　在燒結(jié)溫度為1300℃下燒成的樣品,MnCO3摻雜和 MnO2摻雜樣品均表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)特性, MnCO3摻雜樣品非線性系數(shù)、壓敏電壓和漏電流分別達(dá)到32.9、823.5v/mm和3μA/cm2, MnO2摻雜樣品非線性系數(shù)、壓敏電壓和漏電流分別達(dá)到23.6、1116v/mm和7μA/cm2;但MnCO3摻雜的抗老化特性要遠(yuǎn)

5、優(yōu)于MnO2摻雜樣品, MnCO3摻雜樣品老化測試之后壓敏電壓和非線性系數(shù)的降幅分別為-1.98％和-4.32％, MnO2摻雜樣品壓敏電壓和非線性系數(shù)的降幅分別為-13.09％和-53.39％。在更高溫度燒結(jié),兩種摻雜的樣品性能都有不同程度的下降。MnCO3摻雜樣品的優(yōu)異抗老化性能與MnCO3摻雜樣品中顆粒相和 Pr的氧化物含量較多有關(guān),且測得的耗盡層寬度比 MnO2摻雜樣品窄。說明MnCO3摻雜樣品的晶界結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,離子不易向晶界