摻雜或復(fù)合氧化物壓敏陶瓷材料的結(jié)構(gòu)及電性能研究.pdf

1、壓敏材料由于其優(yōu)異的電學(xué)非線性行為，在電子元器件的保護(hù)，避雷器和輸電線路過(guò)壓保護(hù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，以WO3或TiO2為主要成分的新型壓敏材料的研究目前正處于深入開(kāi)展的階段，很多問(wèn)題需要進(jìn)一步研究，這正是本文選取WO3和TiO2為研究對(duì)象的原因。本文用摻雜和復(fù)合兩種不同方法制備了三個(gè)不同系列的樣品，研究了摻雜量或復(fù)合量及其他制備工藝對(duì)壓敏材料重要特性的影響，并在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些理論和模型分析。主要的工作和結(jié)果有下面幾點(diǎn)：(

2、1)在Y2O3摻雜量為0.2-2mol﹪的范圍內(nèi)研究了Y2O3摻雜對(duì)WO3的非線性伏-安特性及介電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著Y2O3摻雜量的增加，樣品的非線性系數(shù)先增大后減小，在Y2O3摻雜量為0.8mol﹪附近達(dá)到最大值（3.61）；樣品的介電常數(shù)（在1kHz頻率下測(cè)量）也是先增大后減小，其最大值（1.16×104）出現(xiàn)在Y2O3含量為1.2mol﹪附近的樣品中。測(cè)量了各樣品的阻抗頻率依賴關(guān)系，并由此估算了不同Y2O3含量樣品的晶

3、粒電阻，利用德拜弛豫關(guān)系式解釋了Y2O3摻雜引起WO3介電常數(shù)與晶粒電阻變化的關(guān)系。(2)研究了Sr摻雜對(duì)TiO2·Nb2O5系陶瓷壓敏非線性伏-安特性及介電性能的影響。研究結(jié)果表明：非線性系數(shù)的最大值（13.15）出現(xiàn)在SrCO3摻雜量為0.75mol﹪的樣品，最大的介電常數(shù)1.33×104（在1kHz下測(cè)量）出現(xiàn)在Sr摻雜量為1.0mol﹪的樣品中，說(shuō)明Sr摻雜的TiO2·Nb2O5系陶瓷是一種較為理想的壓敏-電容器。為了進(jìn)一步說(shuō)明

4、晶界勢(shì)壘的形成，引入了晶界缺陷模型，該模型能很好的解釋Sr摻雜的TiO2·Nb2O5系陶瓷的非線性電學(xué)行為產(chǎn)生的原因。(3)探索了用復(fù)合方法制備Cu/TiO2復(fù)合壓敏材料的可能性，測(cè)量了樣品的非線性伏-安特性及介電性能。研究結(jié)果表明：隨著Cu含量的增加，復(fù)合樣品可以呈現(xiàn)出明顯的非線性特征，在Cu含量為30mol﹪時(shí)，非線性系數(shù)達(dá)到3.33。對(duì)樣品介電性能的研究表明，Cu含量的增加，有利于降低樣品晶界電阻和提高樣品在低頻下的介電常數(shù)。同時(shí)