SnO-,2-Co-,2-O-,3-Nb-,2-O-,5-系列壓敏電阻電學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、本文通過(guò)對(duì)SnO2Co2O3Nb2O5系列壓敏電阻作深入而系統(tǒng)的研究，來(lái)探索適用于SnO2壓敏電阻的理論模型。 首先對(duì)純SnO2、SnNb、SnCo和SnCoNb的壓敏性質(zhì)分別做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究，分析了它們的微觀結(jié)構(gòu)、測(cè)定了它們的非線性電學(xué)性質(zhì)和介電性質(zhì)。通過(guò)借鑒前人的晶格缺陷理論，分析了該系列壓敏材料內(nèi)部的缺陷形成過(guò)程及分布情況，提出了更加合理的晶界缺陷勢(shì)模型。在此基礎(chǔ)上，用同樣的方法研究了堿土金屬Sr和堿金屬K等大離子、稀土元

2、素Er和Yb等的摻雜對(duì)該系列壓敏電阻電學(xué)性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)了一些新的規(guī)律并對(duì)此作了解釋。 研究中發(fā)現(xiàn)，純SnO2因其晶粒內(nèi)部缺少載流子而不具有壓敏性，通過(guò)施主摻雜Nb2O5后的材料開(kāi)始顯示壓敏性，但由于其晶粒不能融合生長(zhǎng)而致使密度極低(65.6％)，非線性系數(shù)也極低(α=2.7)。只摻雜Co2O3的材料致密度很高(98.6％)，與純SnO2一樣因缺少載流子而不具有壓敏性。同時(shí)摻雜Nb2O5和Co2O3的材料具有很好的非線性(α=1

3、1.1)和很高的致密度(98.3％)。這些實(shí)驗(yàn)，首次揭示了施主摻雜是引起SnO2壓敏性質(zhì)的關(guān)鍵因素，受主摻雜Co2O3對(duì)壓敏性質(zhì)并無(wú)貢獻(xiàn)，僅起到SnO2致密化的作用。 但只摻雜Nb2O5和Co2O3的SnO2材料壓敏電壓不足300V/mm。只需摻雜少量的SrCO3或K2CO3等大半徑的金屬離子，材料的壓敏電壓就急劇升高到1200V/mm以上，同時(shí)非線性也有很大提高(α＞19.0)。摻雜Er2O3或Yb2O3的材料同樣具有很高的壓

4、敏電壓(EB＞1000V/mm)和非線性系數(shù)(α＞17.0)。當(dāng)把摻雜Er2O3的材料的燒結(jié)溫度降至1250℃時(shí)，材料的壓敏電壓甚至達(dá)到了2270V/mm.同時(shí)分析了各材料的阻抗頻譜，計(jì)算出了它們的晶粒和晶界的電阻。只摻雜Nb2O5和Co2O3的SnO2材料的晶界電阻和晶粒電阻分別為246kΩ·cm和57.5Ω·cm，當(dāng)摻雜0.20mol％的Yb2O3時(shí)，材料的晶界電阻升至428kΩ·cm，晶粒電阻則降至11.2Ω·cm。晶界電阻的升高