氧化鋅壓敏電阻低壓化制備與低溫?zé)Y(jié)研究.pdf

1、隨著電子產(chǎn)品的小型化和集成化,對低壓壓敏電阻的需求量越來越大,但目前國內(nèi)的低壓壓敏電阻器存在著壓敏性能較差,易吸潮,產(chǎn)品合格率較低等問題,故本課題針對這些問題進(jìn)行了研究。此外,為解決生產(chǎn)過程中內(nèi)電極材料較昂貴,生產(chǎn)成本較高的問題,本文在大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,嘗試研究ZnO壓敏電阻低溫?zé)Y(jié)的實(shí)現(xiàn)。本論文采用傳統(tǒng)固相法分別制備了ZnO-Bi2O3基和ZnO-V2O5基壓敏陶瓷,并研究了其物相結(jié)構(gòu)、顯微形貌以及壓敏特性,具體包括以下內(nèi)容:

2、　　以ZnO-Bi2O3體系壓敏材料為研究對象,添加TiO2作為晶粒生長助劑,研究了不同TiO2摻雜對低壓壓敏電阻性能的影響。結(jié)果表明,隨TiO2含量的增加,電位梯度呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢,當(dāng)摻雜量為0.6mol％時,陶瓷顯微結(jié)構(gòu)較均勻,平均晶粒尺寸較大,壓敏陶瓷具有較低的壓敏電壓,電壓梯度為30.6V/mm。
　　在配方不變的基礎(chǔ)上,改變Ti的摻雜形式,將TiO2和Bi2O3進(jìn)行預(yù)處理合成Bi4Ti3O12,并以Bi4Ti3

3、O12代替TiO2摻雜。結(jié)果表明,以Bi4Ti3O12形式摻雜能夠減小Zn2TiO4尖晶石相對晶粒生長的抑制作用,與TiO2摻雜的相比,其相同燒結(jié)溫度下ZnO平均晶粒尺寸從22.4μm增大到24.2μm。在1130℃燒結(jié)的壓敏電阻具有較好的綜合性能,銀片三參數(shù)平均值為IL=2.9μA,E1mA=29.7V/mm,α=30.2,產(chǎn)品過500A8/20μs脈沖通流后電壓變化率為-3.5%,125℃/7h直流老化后電壓變化率為-0.3%,樣品

4、通流和老化性能均比以TiO2形式添加的產(chǎn)品要好。
　　Al元素?fù)诫s具有細(xì)化晶粒的作用,隨Al含量增加,晶粒尺寸減小,電位梯度升高。少量Al可以改善壓敏電阻在大電流區(qū)的非線性,但過多摻雜,會導(dǎo)致壓敏電阻的非線性變差,漏電流增大,壓敏性能惡化,不利于壓敏電阻的低壓化,Al(NO3)3?9H2O的添加量應(yīng)控制在0.02wt%以內(nèi)。添加0.02wt%Al(NO3)3?9H2O在1130℃燒結(jié)的低壓壓敏電阻在125℃/7h條件下的直流老化試

5、驗(yàn)后,電壓的變化率僅為-0.3%,且非線性系數(shù)和漏電流變化較小,但Al的添加降低了產(chǎn)品的通流能力,通流后電壓變化率為-22.3%,且漏電流和非線性惡化嚴(yán)重。
　　在ZnO壓敏陶瓷的低成本化制備過程中,以ZnO-V2O5二元系為基,研究了不同SbVO4添加對陶瓷樣品相組成、顯微微結(jié)、壓敏性能以及晶界特性的影響。研究表明,SbVO4能夠?qū)⒑琒b的Zn-V體系壓敏電阻陶瓷的燒結(jié)溫度降至940℃。當(dāng)添加量為0.3mol%時陶瓷顯微結(jié)構(gòu)均勻