施主掺杂浓度对PTC陶瓷材料导电性能和微观结构的影响

本文研究了施主Nb掺杂BaTiO_3PTC陶瓷的微观结构和导电性能。总结了材料电阻、介电、复阻抗、电流电压关系、耗散等特性及微结构随施主浓度变化的实验规律。

Bi、Nb双施主掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响

本文首次在钛酸钡中以BiCl3、NbCl5的溶液形式引入Bi、Nb元素,采用低温固态反应制备了Bi、Nb双施主掺杂的纳米BaTiO3基PTC陶瓷粉,同时研究了烧结条件对PTC陶瓷材料性能的影响。利用XRD和TEM分析了样品的物相及微观形貌,发现样品为立方晶系的完全互溶取代固溶体,颗粒基本呈球形,且分布比较均匀,粒径大约50～60 nm。制陶实验表明,以Bi、Nb进行双施主掺杂可有效改善材料的PTC性能,当最佳烧结温度为1 330℃、保温时间为20 min时,可以得到室温电阻为12.93Ω,升阻比为1.920×105的电性能优良的PTC陶瓷。

纳米Gd_2O_3掺杂对WO_3基陶瓷电学行为的影响

采用传统电子陶瓷工艺制备纳米Gd2O3掺杂的WO3陶瓷,对其电学行为进行研究,分析了显微结构与其电学行为的关系。结果表明,小剂量的纳米Gd2O3掺杂能明显改善WO3陶瓷的非线性电学特性,这种影响被认为是元素替代和由此而引起的晶粒尺寸减小共同作用的结果。当掺杂量为50(摩尔分数,下同)时,Gd2O3和WO3发生固相反应生成Gd2(WO4)3相,该相导致WO3相减少甚至消失,这是导致WO3陶瓷非线性电学行为消失的主要原因。

BaTiO_3半导瓷阻温特性的数值模拟

在海望表面势垒模型的基础上,考虑到施主、受主、电子和空穴的迁移对晶界效应的影响,从理论上建立了一个关于电子能级的微分方程,按照四阶标准龙格-库塔公式求解该方程,从数值上得到了晶界势垒的能级图.进一步计算得到BaTiO3半导瓷在任意晶粒尺寸、任意施主、受主浓度掺杂下的定量的阻温关系.结果发现电阻率随施主浓度的增大形成U形曲线.掺入一定含量的受主将抵消一部分施主,使得取得最小室温电阻的施主浓度增大,同时室温电阻升高.材料的升阻比在指定的受主浓度掺杂和指定的晶粒尺寸下取得极大值.计算的结果与实验数据相符.