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。

SiO_(2)掺杂量对SnO_(2)压敏电阻电气性能的影响

采用传统方法制备了掺杂不同物质的量分数(0.01%,0.05%,0.10%,0.15%,0.20%)SiO_(2)的SnO_(2)压敏电阻,研究了SiO_(2)掺杂量对SnO_(2)压敏电阻电气性能的影响。结果表明:随着SiO_(2)掺杂量的增加,SnO_(2)压敏电阻的电压梯度、非线性系数、势垒高度、施主密度和界面态密度均先增大后减小,泄漏电流密度先减小后增大,晶界电阻增大;当SiO_(2)物质的量分数为0.10%时,SnO_(2)压敏电阻的综合电气性能最佳,其电压梯度、非线性系数、施主密度、界面态密度、势垒高度最大,泄漏电流密度最小,分别为582 V·mm^(-1),33,1.7×10^(23)m-3,6.7×10^(16)m^(-2),2.03 eV,7.06μA·cm^(-2)。

一维SnO_(2)的合成及在触点材料中的应用研究进展

SnO_(2)是O=Sn=O结构,是一种n型、宽带隙(3.6 eV)半导体氧化物,因其独特的的电子、光学和热性能,而引起广泛关注。近年来,研究者制备了1D SnO_(2)材料,如纳米棒、纳米管、纳米带、纳米线、纳米纤维、纳米晶须等纳米结构。采用热蒸发、溶胶凝胶法、微乳液法、水热法、化学气相沉积、静电纺丝、脉冲激光沉积和光刻等方法合成1D SnO_(2)纳米结构,已成为介观物理和纳米器件的研究热点。本文对1D SnO_(2)纳米结构的合成技术和生长机制的相关文献进行了调查,对1D SnO_(2)形貌在Ag基电接触材料中的应用进行了综述。提出一维完美单晶材料是制备高性能电接触材料的发展方向。

In_(2)O_(3)掺杂量对锑基SnO_(2)压敏电阻电气性能的影响

以SnO_(2)粉、CoO粉、Cr_(2)O_(3)粉、Sb_(2)O_(5)粉、In_(2)O_(3)粉为原料,在100 MPa压力和1300℃温度下烧结制备(98.85-x)SnO_(2)-1CoO-0.05Cr_(2)O_(3)-0.1Sb_(2)O_(5-x)In_(2)O_(3)(x=0,0.05,0.10,0.15,物质的量分数/%)锑基SnO_(2)压敏电阻,研究了In_(2)O_(3)掺杂量对压敏电阻微观结构和电气性能的影响。结果表明:随着In_(2)O_(3)掺杂量的增加,锑基SnO_(2)压敏电阻的平均晶粒尺寸减小,密度先增大后减小,非线性系数、施主密度、界面态密度和势垒高度均先增大后减小,泄漏电流密度先减小后增大,电压梯度增大。当掺杂In_(2)O_(3)物质的量分数为0.10%时,压敏电阻的密度达到最大,为6.82 g·cm^(-3),综合电气性能优良,其电压梯度、非线性系数、泄漏电流密度、施主密度、界面态密度和势垒高度分别为851 V·mm^(-1),32.36,1.19μA·cm^(-2),4.4×10^(23)m^(-3),3.2×10^(16)m^(-2)和1.44 eV。

SnO_(2)对低温烧结ZnBiMnNbO基高压压敏陶瓷的影响

采用传统固相烧结工艺,在875℃低温保温3 h条件下制备了0%~0.75%(摩尔分数)SnO_(2)掺杂ZnBiMnNbO基压敏陶瓷。采用高精度分析天平、XRD、SEM、EDS及高精度源表等研究了SnO_(2)含量变化对所制备材料显微结构及电学特性的影响。结果表明:在所研究范围内,SnO_(2)含量升高增大了材料的相对密度,并促进含铌Bi_(2)Sn_(2)O_(7)焦绿石新相的形成。因此,材料的平均晶粒直径由4.38μm减小至4.04μm,压敏电压由727 V/mm升高到1024.37 V/mm,非线性系数由32.37提升至52.64,漏电流密度由13.5μA/cm^(2)降低至1.55μA/cm^(2)。研究结果可为低成本、高非线性、高压压敏陶瓷的研制提供借鉴。

碳基SnO_(2)微纳米球的制备方法及其在扫描电镜校准方面的应用

该文提出了一种对设备要求低、操作简单以及成本低廉的化学气相沉积法制备不同粒径分布的碳基SnO_(2)微纳米球的新方法。该方法制备的碳基SnO_(2)微纳米球球形度好、表面光洁度高、粒径分布广,粒径在20 nm~3.3μm范围内连续分布。制备的碳基SnO_(2)微纳米球在扫描电镜观察中具有在真空和电子束轰击下稳定、导电性良好、二次电子产出率高以及粒径分布广等优点,适用于扫描电镜2~50k倍率下图像分辨率、像散以及成像质量等多项图像性能指标的校准。

Y系掺杂的TiO_2压敏陶瓷性能研究

通过在TiO2 压敏陶瓷制备过程中引入Y系作为受主掺杂 ,讨论了以Y取代Bi受主掺杂对双功能TiO2 压敏陶瓷性能的影响。实验结果表明 :以Y系掺杂的Ti Nb基压敏陶瓷可获得较好的低的压敏电压与高的电容双功能特性。其中 ,以Y +Cu为受主掺杂剂 ,SiO2 为烧结助剂的配方 ,在 1 30 0℃温度下烧结 ,获得压敏电压V1mA=9.4V/mm ,非线性系数α=4 .8,介电常数ε=2 1 30 0 ,介电损耗tanδ=0 .0 9较优异的压敏介电性能。

对SnO_(2)-CuO-Nb_(2)O_(5)压敏电阻电气性能的改良研究

SnO_(2)-CuO-Nb_(2)O_(5)压敏电阻的泄漏电流较大,导致压敏电阻在正常工作时发热严重,并引起了非线性系数降低,保护水平下降,无法直接应用于避雷器中。因此就降低SnO_(2)-CuO-Nb_(2)O_(5)压敏电阻的泄漏电流作了进一步研究,期望改善其电气性能。经研究发现,当采取0.05(摩尔分数)Cr_(2)O_(3)和0.05 Sb_(2)O_(3)共掺杂时,电阻内部无第二相结构存在,晶粒紧密贴合,微观结构较为均匀。此时SnO_(2)-CuO-Nb_(2)O_(5)压敏电阻的综合电气性能也最好,其电压梯度高,达到了423 V/mm;泄漏电流最小,为0.33μA/cm2;非线性系数最高,达到了33.36。

MgO掺杂对SnO_(2)压敏电阻性能的影响

采用传统的SnO_(2)+CoO+Nb_(2)O_(5)+Cr_(2)O_(3)压敏电阻体系,深入研究了MgO掺杂对SnO_(2)基压敏电阻综合电性能和微观形貌的影响。结果表明,当MgO掺杂量为0.5%(摩尔分数)可获得最佳的电性能,非线性系数为32,电压梯度为284.3 V/mm,漏电流为7.1μA。这是因为Mg2+作为受主掺杂剂,提高了表面态密度,当MgO的掺杂量超过SnO_(2)样品的溶解度极限时,在晶界处形成尖晶石,由于钉扎效应阻止了ZnO晶粒的生长,因此晶粒尺寸减小并形成更多晶界,有效提高了SnO_(2)压敏电阻的综合电性能。此外MgO的掺杂使得晶粒尺寸分布更均匀,降低了孔隙率,提高了样品的烧结密度。

掺杂CaO对SnO2压敏电阻稳定性的影响

研究了掺杂不同浓度CaO对SnO_(2)压敏电阻稳定性的影响,样品在0.9 E_(1mA)/135℃/160 h的连续电压应力下进行交流加速(50 Hz)老化试验,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射、电流-电压(E-J)、电容-电压(C-V)等测试手段对样品进行测量并观察老化前后电学性能和微观结构的变化。结果表明,当CaO掺杂浓度为0.04mol%时,老化后样品的电压梯度最高为744.65 V·mm^(-1),泄漏电流最低为6.88μA·cm^(-2),老化系数为0.058,样品在实际运行中的稳定性有所提高。造成这种变化的主要原因是CaO通过固溶反应后产生的氧空位和深层缺陷促进了势垒的形成。

SiO_(2)掺杂对ZnO-Bi_(2)O_(3)基压敏陶瓷微观结构及电性能的影响

采用传统固相法成功制备了不同SiO_(2)掺杂量的ZnO-Bi_(2)O_(3)基压敏陶瓷。研究了SiO_(2)添加剂对ZnO-Bi_(2)O_(3)基压敏陶瓷物相组成、微观形貌和电性能的影响规律及作用机理。XRD结果表明,ZnO-Bi_(2)O_(3)基压敏陶瓷由ZnO主晶相和尖晶石相、富Bi相和含Si相等第二相组成。当SiO_(2)含量增加时,ZnO晶粒尺寸逐渐减小,压敏电压梯度E_(1m A)逐渐增大,这是由于二次相的钉扎效应所致。此外,随着SiO_(2)含量的增加,非线性系数α先增大后减小,而泄漏电流I_(L)先减小后增大,这是由于微观结构变化影响了晶界势垒高度。当SiO_(2)掺杂量为1.5 mol%时,ZnO压敏陶瓷的电性能最佳,E_(1mA)=504 V/mm,α=55,I_(L)=1.78μA。

烧结温度对SnO_(2)压敏电阻电气性能的影响

文章研究了烧结温度对SnO_(2)压敏电阻微观结构和电学性能的影响。通过XRD和SEM观察到烧结温度对样品致密化和晶粒尺寸具有很大影响。通过C-V曲线、E-J曲线及复阻抗图谱计算各电学参数。当烧结温度为1250℃时,样品的电压梯度为762.27 V/mm,非线性系数为36.59,泄漏电流为3.27μA/cm^(2)。在烧结过程中,形成的氧空位和深层缺陷提高了界面态密度,进一步提高了势垒高度。晶界势垒的提高会提高非线性系数,减小泄漏电流。

SnO_(2)压敏电阻的非线性电学行为与MnO_(2)添加的关系

用混合氧化物法制备掺杂CoO,Ta_(2)O_(5),MnO_(2)和Cr_(2)O_(5)的SnO_(2)压敏陶瓷。研究了MnO_(2)掺杂对SnO_(2)微观结构和电学性能的影响。通过阿伦尼乌斯图揭示其在低频与高频中产生了不同的活化能,这些活化能与氧在晶界面的吸附和反应有关。我们发现MnO_(2)提升了压敏电阻的非线性,在晶界区产生了O′和O″的吸附位点。O′和O″缺陷是晶界界面形成势垒的真正原因。

钇和镨共掺杂对SnO_(2)压敏电阻综合电性能的调控

SnO_(2)压敏电阻作为一种新型压敏陶瓷,由于其良好的非线性和热传导特性而得到关注。本研究利用扫描电子显微镜成像、电压-电流测量、电容-电压测量和X射线衍射等方法,分析了给定含量的Y_(2)O_(3)和不同浓度Pr_(2)O_(3)的掺杂对SnO_(2)·CoO·Ta_(2)O_(5)·Cr2O3系列压敏电阻微观结构和电气性能的影响。研究发现,微量掺杂的Pr_(2)O_(3)不仅可以有效改善压敏电阻的电压梯度,且在抑制泄漏电流方面有着显著效果,但是随着Pr_(2)O_(3)的加入,样品的残余孔隙率增加,样品致密性变差。在本研究中,当Y_(2)O_(3)为0.05(摩尔分数),Pr_(2)O_(3)的含量增加至0.04(摩尔分数)时,样品的综合性能最佳,其泄漏电流降为3.28μA/cm^(2),此时,电压梯度为840 V/mm、非线性系数为39。本研究为探索微量稀土元素的共掺杂对SnO_(2)压敏电阻综合电气性能的提升提供了参考。

环保型氧化物增强银基电接触功能复合材料研究进展

围绕研制开发具有与AgCdO性能相媲美的银基电接触材料,报道了近3年来传统Ag/SnO_(2)、Ag/ZnO、Ag/CuO三种银基电接触材料体系的研究现状,主要论述国内外研究学者从掺杂改性、制备方法、材料模拟仿真、第一性原理计算等方面开展的大量优化研究;梳理了目前制备银基电接触材料体系的常规制备技术及其工作原理;简述了当前部分学者研制开发的诸如Zn_(2)SnO_(4)、LaSrCuO_(4)、Ti_(2)AlN、La_(2)Sn_(2)O_(7)等新型增强相改性银基电接触材料体系;论述了关于材料模拟仿真、第一性原理等理论计算在电接触材料中的应用现状,这些理论计算为银基电接触材料的成分-结构-性能的优化设计提供了相应的指导意义,有助于缩短材料筛选与研发周期。采用新型表征技术检测Ag/CdO等电接触材料的本质特性,为新材料体系研发推导出最本质的设计判据,而关于电弧能量场作用下银基电接触材料的表面熔池特性、熔池内部冶金反应行为及其电寿命失效机制有待深入探究。

Sb_(2)O_(5)掺杂对SnO_(2)压敏电阻综合电气特性的影响

金属氧化物避雷器是电力系统绝缘配合中的关键设备,避雷器的核心元件是压敏电阻。研究了一种新型的SnO_(2)压敏电阻材料。为了进一步的改善SnO_(2)压敏电阻的综合电气特性,研究了Sb_(2)O_(5)的掺杂对SnO_(2)压敏电阻的微观结构和电气特性的影响。随着Sb^(5+)掺杂量的逐渐增加,一方面Sb^(5+)通过固溶在SnO_(2)晶格中,从而产生大量的自由电子,大大降低了在大电流区SnO_(2)的晶粒电阻率,使得残压比得到了有效抑制;另一方面增加了界面态密度Ni,改善晶界面上的肖特基势垒高度b,提高了SnO_(2)压敏电阻的非线性系数,同时也抑制了泄漏电流。由于在高温环境下Sb^(5+)很不稳定一部分会分解成Sb^(3+),而Sb^(3+)主要分布在SnO_(2)晶粒的周围,通过抑制SnO_(2)晶粒的生长来提高电压梯度。当Sb^(5+)的掺杂浓度(摩尔分数)为0.02%时,获得了最低残压比1.78,其电压梯度为418.7 V/mm,非线性系数为34.2,泄漏电流为7.2μA/cm^(2)。