高電壓梯度大通流能力ZnO壓敏電阻的研究.pdf

1、ZnO壓敏電阻器因其優(yōu)良的非線性伏安特性和瞬態(tài)浪涌電流吸收能力而在電力、電子領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。如何在提高ZnO壓敏陶瓷的壓敏電壓梯度的同時也提高大電流通流能力始終是一大難題。本論文旨在保證其他各項(xiàng)電性能優(yōu)良的基礎(chǔ)上，研究制備高壓敏電壓梯度、大通流能力的ZnO壓敏元件。
　　利用固相法和溶膠-凝膠法在其它條件相同的情況下分別制備ZnO壓敏電阻樣品，研究了配方和工藝對ZnO壓敏電阻器的微觀結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)電性能的影響。
　　首先采用

2、傳統(tǒng)的固相法分別制備了Bi2O3、SnO2以及Sb2O3摻雜的三個系列的ZnO壓敏電阻樣品，用掃描電鏡分析了元件內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，測試了不同摩爾含量的Bi2O3、SnO2和Sb2O3摻雜的ZnO基壓敏電阻的壓敏電壓梯度、非線性系數(shù)和漏電流，并計(jì)算了殘壓比和壓敏電壓變化率，討論了三種添加劑的含量對ZnO壓敏電阻器的微結(jié)構(gòu)和電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著Bi2O3摻雜量的遞增，ZnO壓敏電阻器的壓敏電壓梯度和非線性系數(shù)先增加后減小，漏電流則

3、先減小后增加，當(dāng)Bi2O3添加量為0.310 mol％時，樣品的整體電性能最好：壓敏電壓梯度V1mA=435V/mm，非線性系數(shù)?=42，漏電流IL=3μA，殘壓比K=1.96，在耐受8/20μs脈沖電流后壓敏電壓變化率ΔV1mA/V1mA=4.89%；隨著SnO2含量的減少，ZnO壓敏電阻器的壓敏電壓梯度和非線性系數(shù)都逐漸降低，漏電流逐漸增大，當(dāng)SnO2摻雜量為0.574 mol%時，樣品的綜合電性能最好：壓敏電壓梯度V1mA=408

4、V/mm，非線性系數(shù)?=34，漏電流IL=5μA，殘壓比K=2.02，在耐受8/20μs脈沖電流后壓敏電壓變化率ΔV1mA/V1mA=9.13%；隨著Sb2O3摻雜量的遞增，ZnO壓敏電阻器的壓敏電壓梯度和非線性系數(shù)先減小后增加，漏電流則先增加后減小，當(dāng)Sb2O3摻雜量為0.572 mol%時，樣品的綜合電性能最好：壓敏電壓梯度V1mA=420V/ mm，非線性系數(shù)α=38，漏電流IL=3μA，殘壓比K=2.01，在耐受8/20μs脈沖

5、電流后壓敏電壓變化率ΔV1mA/V1mA=7.58%。
　　接著將Sol-Gel法制備的Mn2O3、NiO、Bi2O3、Co3O4多元氧化物粉體和Mn2O3、NiO、Bi2O3、Co3O4、SnO2多元氧化物粉體分別引入到ZnO壓敏元件的制備工藝中：首先制備出Mn、Ni、Bi、Co（和Sn）四（五）種金屬的氧化物復(fù)合粉體，再與其他幾種氧化物添加劑和主料ZnO混合，在合適的條件下制備出了厚度為1.0 mm左右，直徑為8.8 mm左右

6、的壓敏電阻片，并對其微結(jié)構(gòu)和電性能進(jìn)行了測試、表征分析。與用傳統(tǒng)的固相法制成的壓敏電阻片進(jìn)行對比表明，Sol-Gel法制成的元件內(nèi)部粒度分布范圍窄，添加劑元素分布均勻。其電性能較固相法也有了很大改善：Sol-Gel法制備的樣品的壓敏電壓梯度和非線性系數(shù)大于傳統(tǒng)試樣，漏電流小于傳統(tǒng)試樣，8/20μs通流能力也得到了改善。當(dāng)把Mn2O3、NiO、Bi2O3、Co3O4、SnO2多元氧化物粉體引入ZnO壓敏電阻的制備工藝時，得到的壓敏電阻器的