氧扩散热处理SrTiO_3压敏电阻的非线性和界面势垒

伏安特性测量和分析表明,随热处理温度增高,空气中氧扩散热处理SrTiO3压敏电阻的界面电子势垒高度和压敏电压不断增大,而非线性系数则开始增大随后反而减小。分析认为,这与扩散层的厚度不断增加有关。复阻抗测量得到晶粒电阻Rg随热处理温度增高而增大的实验事实,为扩散层的存在及其变化提供了间接证明。

氧化热处理SrTiO_3压敏电阻的电容弥散频率

经测量氧化热处理后SrTiO3压敏电阻的电容频率和复阻抗,结果表明:升高热处理温度提高压敏电压时,电容弥散频率显著降低,晶粒电阻明显增大。由电容频谱曲线的主要特征判断,界面驰豫极化机制主导这一电容弥散区。界面驰豫方程确定的特征驰豫时间和电容弥散频率计算式,与晶粒和晶界的电物理参数相关,弥散频率的计算值与实验结果定性相符。热处理温度升高使氧过度向晶粒体内扩散,导致晶粒电阻明显增大,是弥散频率降低的主要原因。

SrTiO3基压敏电阻的研究及其在武器系统中的应用

电子设备的广泛使用带来的设备干扰及浪涌冲击等问题使人们开始关注SrTiO3基压敏电阻器件材料的开发.本文介绍了SrTiO3基压敏电阻的一般制造配方和工艺流程.和ZnO基压敏电阻相比,此材料在低压领域具有更优良的电气性能,如较大的电容量(C=10～150nF);在高于电压临界值又具有较低压敏电压;非线性系数在5～43之间可调;耐浪涌能量大;并且具有自复位特性.这些特性使得它具有高频噪声吸收、前沿快速上升型脉冲噪声吸收和浪涌吸收等功能.针对武器系统的高性能要求,本文提出了SrTiO3基压敏电阻在直流电机消噪、电源输入端、吸收电感性负载开关浪涌、旁路电容器、通信线路防护、防止电涌冲击等方面的应用.

烧银电极对SrTiO_3环形压敏电阻器性能的影响

研究了两种烧银电极对SrTiO3 环形压敏电阻器性能的影响 ,并与In Ga合金进行比较。发现两种电极与瓷体分别形成欧姆和非欧姆接触。其中非欧姆接触造成试样的压敏电压U10mA和非线性指数α增大、介电损耗tgδ下降。分析了试样的微观界面 ,认为烧银电极与瓷体之间 3 0 40 μm厚的强还原金属锌层是形成欧姆接触的关键。

MnO对SrTiO_3压敏电阻组织性能的影响

本文研究了MnO加入量对SrTiO3压敏电阻器组织性能的影响。通过金相显微组织的观察,发现当MnO加入量达到0.1mol%时,压敏电阻晶粒尺寸比较大,且均匀致密。而对电性能的测试发现,压敏电压(E10、E1)、非线性系数α、损耗tgδ也是在MnO加入量达到0.1mol%时处于最低值,此时E10为5.09V,E1为3.42V,α为5.79,tgδ为0.38,电容量C却在此时取最大值,为105.21nf。同时还研究了压敏电阻器的焊接变化率,发现ΔE10、Δα都比较小,由此可见,焊接前后的性能比较稳定。

非气氛炉烧结SrTiO_3基环形压敏电阻器

鉴于气氛炉设备昂贵,笔者提出用非气氛炉烧结SrTiO3基环形压敏电阻器.并研制了与之相匹配的SrTiO3基环形压敏电阻器双功能(电容–压敏)瓷料.采用电子陶瓷常规设备(箱式炉或隧道炉)与工艺技术,制备了电性能符合标准要求的SrTiO3基环形压敏电阻器产品:V10mA=3.0~30.0 V,α= 3~9,C = 15.0~140 nF.结果表明:非气氛炉烧结技术,具有成本低、易操作、效率高的优点.

Cr_(2)O_(3)掺杂量对SnO_(2)压敏电阻微观结构和电气性能的影响

以SnO_(2)粉、CuO粉、Nb_(2)O_(5)粉、Cr_(2)O_(3)粉为原料,采用粉末冶金技术烧结制备(98.95-x)SnO_(2)-1CuO-0.05Nb_(2)O_(5-x)Cr_(2)O_(3)(x=0,0.01,0.02,0.03,0.05,物质的量分数/%)压敏电阻,研究了Cr_(2)O_(3)掺杂量对该压敏电阻微观结构和电气性能的影响。结果表明:随着Cr_(2)O_(3)掺杂量的增加,烧结试样的相对密度、收缩率、平均晶粒尺寸均先增大后减小,当Cr_(2)O_(3)物质的量分数为0.02%时相对密度和收缩率最高,Cr_(2)O_(3)物质的量分数为0.01%时晶粒尺寸最大,粒径分布最均匀;随着Cr_(2)O_(3)掺杂量增加,SnO_(2)压敏电阻的电压梯度增大,泄漏电流密度先减小后增大,非线性系数则先增大后减小,当Cr_(2)O_(3)物质的量分数为0.02%时,压敏电阻的泄漏电流密度最小,非线性系数最大,电压梯度较高,综合电气性能最好。

SrTiO_3压敏电阻的化学蜕变

借电化学注氢的方法研究了 SrTiO_3 压敏电阻器在潮湿环境中的蜕变机理,即以 SrTiO_3 压敏电阻器的电极作为阴极在 0.01 mol/L NaOH 的溶液中进行水的电解。结果表明:该处理使其漏电流和介质损耗增加,非线性变差,丧失压敏特性。但通过一定的热处理之后,其压敏性能又可恢复。水电解产生的 H 原子向陶瓷颗粒边界扩散、化学吸附,破坏其绝缘阻挡层,造成失效。并对蜕变机理进行了探索。

SnO_2掺杂对SrTiO_3环形压敏电阻性能的影响

笔者介绍了SnO2掺杂对SrTiO3环形压敏电阻性能的影响。电性能测试结果表明,掺杂SnO2的摩尔分数X(SnO2)在0.5%～1.0%的范围内,随掺杂SnO2摩尔分数的增加,试样的压敏电压从8.0V下降到4.0V,电容量从68nF增大到112nF,非线性系数α和介质损耗tanδ基本保持不变。试样的焊接变化率和高低温及温度循环试验特性均满足技术要求,但温度系数偏大。

叠烧对ZnO压敏电阻中Bi_2O_3挥发的控制

采用高能球磨法制备ZnO压敏电阻混合粉体。用XRD、SEM对其形貌和微观结构进行了表征。研究了叠烧烧结时,不同位置ZnO压敏电阻中Bi2O3的挥发情况及对其电性能的影响。结果表明:中心位置处ZnO压敏电阻的非线性系数为31,较表层提高100%;其漏电流为6.0μA,电位梯度为345V/mm。Bi2O3的挥发,呈现从中心到表层逐步加剧的趋势。

Sb_2O_3掺杂对Pr_6O_11压敏电阻微结构和电学性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Sb2O3掺杂的Pr6O11压敏电阻,并利用现代分析测试技术对其微结构和电学性能进行了研究。样品的相结构比较简单,除了Pr6O11主相外,未发现明显的第二相。样品的相对密度及晶粒尺寸随着Sb2O3掺杂量的提高而降低。非线性系数、压敏电压和晶界电阻都呈现出先降低后增加的趋势,非线性系数最高可达134。分析表明,Sb掺杂不与Pr6O11发生固相反应,其高温分解所产生的蒸汽压会降低Pr6O11压敏电阻的相对密度、晶粒尺寸及势垒高度,电学性能的变化要归结于相对密度、晶粒尺寸及势垒高度的共同作用。

Y_2O_3掺杂对低压氧化锌压敏电阻材料结构和电学性能的影响

通过掺杂研究了微量Y2O3对低压氧化锌压敏电阻的电性能影响,并采用SEM测试手段对其微观组织结构进行了分析研究,从理论上探讨了Y2O3影响低压氧化锌压敏电阻电性能与组织的机理.研究结果表明,在0～0.07%(摩尔分数)掺杂范围内,随着Y2O3含量的增加,低压氧化锌压敏电阻的电场强度明显提高;当Y2O3含量超过0.07%时,电场强度又呈下降趋势.低压氧化锌压敏电阻掺杂Y2O3后,非线性指数α增大,漏电流IL减小,但当掺杂量在0.06%～0.09%(摩尔分数)的范围内,漏电流IL和非线性指数α的变化不大.其原因是Y2O3加入到氧化锌压敏电阻中,Y主要以固溶的形态分布于ZnO晶内和晶界处,使ZnO晶体的自由电子浓度增大,进而使填隙锌离子Zni的总浓度下降,引起填隙锌离子的传质能力下降,抑制了ZnO晶粒的生长,因而晶粒尺寸随Y2O3掺杂量的增加而减小.

Nd_2O_3对氧化锌压敏电阻片压敏电位梯度与组织的影响

研究了微量Nd2O3添加剂对氧化锌压敏电阻片的压敏电位梯度的影响,并通过SEM测试手段对其微观组织进行了分析。结果表明,在0～0.04%(mol)成分范围内,随着Nd2O3含量的增加,氧化锌压敏电阻片的压敏电位梯度明显提高,当Nd2O3含量为0.04%(mol)时,氧化锌压敏电阻片的压敏电位梯度达到最大值,约为583.25V/mm,比不含Nd2O3的原始成分的氧化锌压敏电阻片的压敏电位梯度(约354.42V/mm)增加了约65%。其原因是加入到氧化锌压敏电阻片中的Nd2O3主要分布在晶界上,阻碍了ZnO晶界的迁移,从而抑制了ZnO晶粒的长大,使ZnO晶粒更为细小均匀。

掺杂Y_2O_3对ZnO-Bi_2O_3系压敏电阻片性能的影响

掺杂Y2O3可显著提高ZnO-Bi2O3系压敏电阻的电位梯度、能量吸收能力等电气性能,但会引起泄漏电流的增加。研究了不同烧成温度下,掺杂0～1.7%(摩尔分数)Y2O3对ZnO-Bi2O3压敏电阻片电气性能的影响。结果表明,在1140℃下,掺杂0.68%(摩尔分数)Y2O3,可获得具有300V/mm的电位梯度和370J/cm3能量吸收能力的高性能电阻片。此外,以FSM为主成分的“F”无机高阻层适宜于高梯度压敏电阻片的侧面绝缘,加速老化系数KCT小于1。

CuO掺杂对WO_3压敏电阻微结构和电学性能的影响

研究了CuO掺杂对WO3压敏电阻微结构和电学行为的影响,样品采用传统的陶瓷工艺制备。微结构通过扫描电子显微镜(SEM)观察,相结构和成分借助于X射线衍射(XRD)和能谱(EDS)进行分析。结果表明,微量的CuO掺杂能够促进WO3陶瓷的致密化和晶粒生长。根据I-V特性测量结果,0.2%(摩尔分数)CuO掺杂的WO3陶瓷具有线性伏安特性和极小的电阻率。CuO含量的继续增加使样品的非线性电学行为和电阻率又获得恢复,这是因为偏析于晶界处的CuO与两侧的晶粒形成了n-p-n型的双肖特基势垒。

Bi_4Ti_3O_(12)掺杂对低压ZnO压敏电阻性能的影响

Bi4Ti3O12在低压氧化锌压敏电阻器的烧结过程中起着重要作用。通过使用扫描电子显微镜(SEM)研究了添加Bi4Ti3O12粉体的陶瓷烧结过程。结果表明,使用纳米Bi4Ti3O12粉体的压敏电阻所获得的电压梯度更低,Zn2TiO4相的形态和分布影响压敏电压的分散性。

Mn3O4掺杂对ZnO-Pr6O11基压敏电阻微观结构和电学性能的影响

通过烧结法制备了Mn3O4掺杂量的Zn O-Pr6O（11）系压敏电阻材料,研究了Mn3O4掺杂对Zn O-Pr6O（11）系压敏电阻微观结构、电学性能的影响。研究表明：随着Mn3O4掺杂量的增加,Zn O-Pr6O（11）系压敏电阻中的表面气孔减少,平均晶粒尺寸先减小后增大。击穿场强（E（1m A））从960 V/mm增加到1128 V/mm,后又减小到1018 V/mm;当Mn3O4的掺杂量（摩尔分数）达到1.0%时,击穿场强达到最大值1128 V/mm;当Mn3O4的掺杂量（摩尔分数）达到0.75%时,非线性系数（α）达到最大（48.5）,漏电流（JL）降到最小（2.86μA·cm^（-2））。

Bi2O3掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响及其机理

采用传统电子陶瓷工艺制备了ZnO压敏电阻陶瓷,研究了Bi2O3的掺杂浓度对压敏陶瓷的显微结构和电学影响。利用多种表征手段对样品的性能进行分析。研究结果表明:压敏陶瓷的主晶相为铅锌矿型结构;随着Bi2O3浓度增大,压敏陶瓷的主要衍射峰逐渐向低角度方向偏移,同时出现明显的晶界相,且压敏陶瓷的平均晶粒尺寸呈先增大后减小趋势;当Bi2O3浓度为2.5mol%时,压敏陶瓷具有均匀的显微结构和较好的电学参数,此时平均晶粒尺寸D为225nm,击穿场强E1mA达到最小值4600V/cm,非线性系数α达到最大值55.8,电阻在100KHz时的损耗角正切tanδ达到极小值(约0.1),相对介电常数εr约为232。所制备的ZnO压敏陶瓷具有较好的压敏特性和较低的损耗,有利于改善ZnO基避雷器的综合性能。