ZnO压敏陶瓷晶界势垒高度和宽度的研究

通过测量商用ZnO压敏陶瓷材料的泄漏电流I与绝对温度T,并利用场助热激发电流的表达式计算了势垒高度(活化能),发现它低于平衡状态时的势垒高度。在深入分析在电场作用下晶界区域中电子传导过程的基础上,认为这是在电导过程中通过正偏势垒向晶界界面层中注入了大量电子,这些电子不仅填充了在平衡状态下尚未填充的电子陷阱(即表面态),而且还会在界面层形成自由电子空间电荷,这些自由电子在越过反偏Schottky势垒时需要克服的就不是平衡状态时的势垒高度,显然应低于平衡状态时的势垒高度,即导带底EC的最高点与费米能级Ef的差值(通常势垒高度的定义)。另外,根据场助热激发电流的表达式,提出了新的Schottky势垒宽度的计算公式,不仅求得了高场强和低场强时的势垒宽度,而且得到了势垒宽度随温度的变化规律,发现了在320K～350K温度范围内势垒宽度下降速度最快,结合介电温谱测量,证实了在此温度区间势垒宽度的快速下降是松弛过程引起的。

烧结温度和热处理对ZnO压敏陶瓷的影响

首次提出用"微观网络"的分析方法来研究ZnO压敏陶瓷的相结构和电性能,并对其"微观网络"中的两个节点即烧结温度和热处理温度进行研究,结果显示:随着烧结温度的升高,ZnO压敏陶瓷的压敏电压不断下降,非线性系数则不断提高,至1250℃达到最大值。这主要与晶粒的大小、均匀度以及晶界势垒的高度有关。对于热处理温度,研究结果表明:在600℃下的热处理能大大提高ZnO压敏陶瓷的稳定性。通过对"微观网络"中烧结温度和热处理温度的研究,可以确定较佳的工艺参数。

Mn离子的价态变化与ZnO压敏陶瓷的V-I非线性

制备了含Ｍｎ和不含Ｍｎ的ＺｎＯ压敏陶瓷样品，其Ｖ－Ｉ非线性α系数分别为５２．３０及１０．４０，采用电子自旋共振谱（ＥＳＲ）研究了含Ｍｎ的样品中ＭｎＯ２的作用，结果表明，Ｍｎ离子是一种受主杂质，其价态由烧结前的Ｍｎ＾４＋变为烧结后的Ｍｎ＾２＋。Ｍｎ离子价态变化发生在烧结过程中９５０℃这一特定温度，差热分析（ＤＴＡ）结果也显示，ＭｎＯ２在９５１℃存在一相变吸收峰。样品的Ｍｎ＾２＋特征ＥＳＲ信号愈强。

ZnO压敏陶瓷的晶界行为

晶界的结构、组成、性能以及相之间的界面与氧化锌压敏陶瓷的非线性、电性能、老化、化学性能方面有着重要联系。本文就ZnO压敏陶瓷的晶界行为以及工艺技术对晶界的影响因素进行了讨论 ,分析了关于ZnO压敏陶瓷导电、老化的晶界机理 ,大量研究表明 ,其多种特性均为晶界现象。

掺杂纳米级Bi2O3对ZnO压敏陶瓷性能的影响

从样品制备,烧结过程,纳米级Bi2O3添加量及电性能测试等方面介绍了掺杂纳米级Bi2O3对生产高热容量、大通流能量ZnO压敏电阻片性能的影响。试验结果表明:采用纳米级Bi2O3(x(Bi2O3)≥0.61%)代替普通Bi2O3,提高了老化及工频耐受性能,使烧成温度降低到1075℃,同时还降低了生产成本;并使电阻片的其它电气性能有所提高或保持原有的水平。

燃烧法制备ZnO纳米粉体及Pr系ZnO压敏陶瓷

以Zn(NO32)和NH2CONH2为原料,通过燃烧法合成纳米ZnO粉体。用X射线衍射、扫描电镜、比表面积分析手段对所制备粉体的性能进行了表征。结果表明,制备的纳米氧化锌为纯相六角纤锌矿结构。在三种反应模式中,当φ=0.85(贫燃比,SCS)时,晶粒尺寸为41.5nm,其比表面积为0.849m2/g;当φ=1.67(化学计量比,VCS)时,晶粒尺寸为36.6nm,其比表面积为0.516m2/g;当φ=2.8(富燃比,SHS)时,晶粒尺寸为30.5nm,其比表面积为4.068m2/g。燃烧法制备的Pr系ZnO压敏陶瓷在1250℃烧结2h后,其电性能优异,晶粒尺寸约为3.5μm,压敏电压(VlmA)为5470V/cm,非线性系数(α)为27.84,漏电流(IL)为11.5μA。

掺杂对ZnO压敏陶瓷电性能的影响及其应用

ZnO压敏陶瓷具有优良的电流-电压非线性和冲击能量吸收能力、低漏电流和低成本,广泛用于电力系统和电子线路等领域。介绍了掺杂改性对ZnO压敏陶瓷电性能的影响,最后介绍了ZnO压敏陶瓷的应用。

低温烧结ZnO压敏陶瓷研究进展

ZnO压敏陶瓷具有优异的非线性特性,广泛应用于电子仪器和电力装置领域。为了满足电子元器件低压化、小型化和集成化的要求,必须开发出烧结温度低且能与Cu、Zn、Al等贱金属实现共烧兼容的ZnO压敏陶瓷体系。总结了当前ZnO压敏陶瓷低温烧结的研究现状,讨论了ZnO压敏陶瓷低温烧结方法的优缺点,同时分析了ZnO压敏陶瓷低温烧结的发展趋势。

Y^(3+)掺杂ZnO压敏陶瓷的微结构和电性能研究

采用两步烧结法制备了Y3+掺杂的(以Y(NO3)3·6H2O形式加入)ZnO压敏陶瓷,通过XRD、SEM和EDX系统研究了Y3+掺杂量对ZnO压敏陶瓷微结构和电性能的影响。结果表明:随着Y3+掺杂量的增加,电位梯度VT和非线性系数α提高,晶粒尺寸减小,施主浓度Nd和晶界态密度Ns降低,势垒宽度ω增大。当掺杂的x[Y(NO3)3·6H2O]为1.2%、烧结温度为1100℃时,ZnO压敏陶瓷电性能最好,其VT为675V/mm,α为63.9,漏电流IL为2.40μA。

低压ZnO压敏陶瓷晶粒边界电子陷阱态的研究(英文)

应用HP4192A低频阻抗分析仪测量了低压ZnO压敏陶瓷的复电容曲线 ,研究了烧结温度对复电容曲线压低角的影响规律 ,探讨了晶粒边界耗尽层中电子陷阱的种类和起因 ,并对电子陷阱的特征参数进行了表征 .实验发现 :在低压ZnO压敏陶瓷中存在两种非理想的Debye弛豫现象 ,对于每一种弛豫 ,其复电容曲线存在压低现象 ,且其压低角随着烧结温度的升高而迅速减小 .在低压ZnO压敏陶瓷的耗尽层区域内存在两种电子陷阱 ,它们分别位于导带底 0 .2 0 9eV和 0 .34 2eV处 ,其中 0 .2 0 9eV处的陷阱能级对应于本征施主Zn×i的二次电离 ,而 0 .34 2eV处的陷阱能级对应于氧空位VO 的一次电离 .

复合添加剂的共沉淀法制备及ZnO压敏陶瓷研究

采用共沉淀法合成的复合添加剂粉体制备ZnO压敏陶瓷,用TG-DTA热分析沉淀物前驱体,通过XRD、SEM、EDS和DLS表征复合粉体的物相、形貌、组成元素、粒度及其分布,测试压敏陶瓷性能、并观察其结构.结果表明,550℃煅烧前驱体生成各添加剂氧化物的混合物;650℃煅烧1 h形成组成为(Bi1.14Co0.26Mn0.29)(Sb1.14Cr0.57Ni0.29)O6.25焦绿石型复合添加剂粉体,复合粉体平均粒径为0.26μm;复合粉体制备的ZnO压敏陶瓷的电位梯度为330 V/mm、非线性系数为47、漏电流为5μA/cm2,电性能参数分别优于固相法混合添加剂粉体制备的压敏陶瓷,这归因于复合粉体制备的压敏陶瓷具有更均匀的显微结构.

中温烧结改性ZnO压敏陶瓷材料研究

研制了一种添加锌硼玻璃料的新型中温烧结高非线性高电位梯度改性ZnO压敏陶瓷材料。实验发现,低熔物锌硼玻璃料是影响烧结的主要因素。除了能降低该材料的烧结温度外,还能起到掺杂改性作用。该材料具有中温烧结温度、高电位梯度、高非线性系数、低漏电流等优点。1050℃烧成时的主要参数为:电位梯度为566 V/mm;非线性系数为115;漏电流为2.6μΑ。该材料在制造高压或超高压电力系统的优质避雷器产品方面显示出良好的应用前景。

添加剂在ZnO压敏陶瓷中作用机理的综述

简要介绍压敏陶瓷的一些基本理论,并综述每种添加剂对ZnO压敏陶瓷微观结构和性能的影响规律,从理论上阐述各类添加剂的作用机理.

ZnO压敏陶瓷界面态起源与本质的研究

以双肖特基势垒模型为基础,分析了ZnO压敏陶瓷中界面态的起源及本质。分析结果认为,在晶界处,大离子半径的Bi和Ba偏析至界面,是造成界面态密度N_s的主要原因;氧以化学吸附氧的形式存在,对提高界面态密度也起关键作用。因此,ZnO压敏陶瓷中的界面态主要来源于非本征界面态。对界面态本质讨论的结果认为,应区分界面态密度N_s及有效界面态密度n_s,在做上述区分后,导电机理的解释及势垒高度Φ_b的计算将更趋于合理化。

烧结温度对ZnO压敏陶瓷电性能的影响

为了获得高电位梯度氧化锌压敏电阻片,采用了传统陶瓷烧结工艺制备ZnO压敏电阻,研究不同烧结温度(1135~1155℃)对ZnO压敏电阻器电性能的影响。实验结果表明,随着烧结温度的增加,ZnO压敏陶瓷的晶粒尺寸增大,电位梯度降低且致密度提高。烧结温度为1135℃时,压敏电阻的电位梯度高达329V/mm,漏电流为8μA,致密度为96.4%。当烧结温度为1140℃时,压敏电阻的电位梯度为301V/mm,漏电流为4μA,致密度为96.6%。通过比较烧结温度为1135℃和1140℃的实验结果,发现烧结温度为1140℃时,ZnO压敏陶瓷的综合电性能达到最佳。

真空烧结对高压厚膜型ZnO压敏陶瓷的影响

采用真空烧结的方法制备出高电位梯度的厚膜型ZnO压敏陶瓷,并研究了多次真空烧结对高压厚膜型ZnO压敏陶瓷的影响。实验结果表明,多次真空烧结使试样的电学性能产生先劣化后优化的变化趋势。真空烧结5次后,试样的电位梯度为2890.9V/mm,漏电流为87.9μA,非线性系数为9.0,晶粒尺寸在2μm左右。晶粒中氧原子百分含量的降低表明真空烧结5次后,晶粒、晶界间发生了氧原子的转移,使试样宏观电学性能得到改善。

Al_2O_3掺杂ZnO压敏陶瓷的晶粒生长研究

研究了Al2 O3 掺杂对ZnO压敏陶瓷晶粒生长规律的影响 ,应用晶粒生长动力学方程确定了晶粒生长的动力学指数和激活能。实验结果表明 :对于Al2 O3 掺杂ZnO压敏陶瓷 ,其晶粒生长的动力学指数n等于 4,激活能Q等于 ( 40 0± 2 6 )kJ/mol。Al2 O3 掺杂ZnO压敏瓷的晶粒生长机理是ZnAl2 O4尖晶石颗粒在ZnO压敏瓷晶粒边界钉扎过程中Al3 +和O2 -通过ZnAl2 O4尖晶石的扩散。

低压ZnO压敏陶瓷材料的显微结构和电特性(1)

本文研究了ZnO—Bi_2O_3—TiO_2系半导体陶瓷材料的相组成,显微结构与电压敏感特性。该系材料经1200℃左右烧结可得到优良性能的低压、高非线性压敏电阻材料。

ZnO压敏陶瓷烧结工艺优化

首次采用正交试验法研究了烧结工艺中工艺参数对ZnO压敏陶瓷性能的影响。经试验研究,最终确定出了烧结工艺中的主要工艺参数,即烧结温度、保温时间、升温速率、烧结方式的最佳配比,为工业生产ZnO压敏陶瓷提供了理论与试验上的技术依据。

Pr系ZnO压敏陶瓷的sol-gel法制备及电性能研究

以Zn(NO3)2和NaOH为原料,采用sol-gel法制备了Pr系ZnO压敏陶瓷。研究了所制压敏粉体和压敏陶瓷的性能。结果表明:干凝胶在700℃下煅烧2h,得到球状Pr系ZnO粉体颗粒,平均粒径为200nm。1220℃烧结制备的Pr系ZnO压敏陶瓷性能优异:晶粒大小约为3.2μm,压敏电压为910V/mm,非线性系数为40.2,漏电流为0.3μA,比传统固相合成工艺的烧结温度降低了约80℃。