高電壓梯度高通流能力氧化鋅壓敏電阻的研究.pdf

1、ZnO壓敏電阻因其優(yōu)異的非線性伏安特性、較大的浪涌電流吸收能力和較好的工作穩(wěn)定性,在穩(wěn)壓元件和過電壓保護方面得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。以Bi2O3和Sb2O3為主要摻雜劑的鉍系ZnO壓敏電阻又因為其較低的生產成本、較快的響應速度、長使用壽命等眾多優(yōu)點而得到了眾多學者的關注,在實際生產中占據著主導地位。如何同時提高壓敏電阻的壓敏電壓梯度和脈沖電流通流能力一直是國內外研究的主要難題。在兼顧其他電學性能的前提下,制備高電壓梯度、高通流能力

2、的壓敏電阻是本文研究的主要目的。
　　本文采用直接摻雜和預復合摻雜兩種不同方法制備鉍系ZnO壓敏電阻樣品,研究了摻雜量及其他制備工藝對ZnO壓敏電阻性能的影響。
　　首先介紹了ZnO壓敏電阻的基本機理及其相關工藝,研究了不同燒結溫度和燒結時間對ZnO壓敏電阻的影響,并從微觀結構上討論了燒結工藝對ZnO壓敏電阻的影響機制。實驗結果表明:隨著燒結溫度的提高和燒結時間的延長,晶粒尺寸逐漸增加,壓敏電壓梯度有所減小,但是樣品的非線性

3、和耐脈沖電流能力先增加后減小。
　　接著研究了BiSbO4替代Bi2O3和Sb2O3摻雜對ZnO壓敏電阻的影響,并討論了不同溫度下合成的BiSbO4對ZnO壓敏電阻致密度、微觀結構、燒成制度的影響機制。實驗結果表明:與傳統(tǒng)的Bi2O3和Sb2O3直接摻雜相比,通過固相法在800℃下合成的BiSbO4摻雜ZnO壓敏電阻后改善了非線性和耐脈沖電流能力,壓敏電壓梯度E1mA=324V/mm,非線性系數??=85,殘壓比K5kA=2.3,

4、在耐受脈沖電流后壓敏電壓變化率ΔU1mA=3％。
　　最后研究了SiO2摻雜和Zn2SiO4替代SiO2摻雜對ZnO壓敏電阻的影響,并從ZnO壓敏電阻的致密度、微觀結構、燒成制度等方面對Zn2SiO4的影響機制進行了討論。實驗結果表明:與SiO2摻雜相比,Zn2SiO4摻雜的樣品壓敏電壓梯度和非線性系數更大,耐脈沖電流能力也更強;隨著Zn2SiO4摻雜量的增加,氧化鋅壓敏電阻晶粒尺寸逐漸減小,壓敏電壓梯度、非線性系數和耐脈沖電流能