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(hù)方面得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。以Bi2O3和Sb2O3為主要摻雜劑的鉍系ZnO壓敏電阻又因?yàn)槠漭^低的生產(chǎn)成本、較快的響應(yīng)速度、長使用壽命等眾多優(yōu)點(diǎn)而得到了眾多學(xué)者的關(guān)注,在實(shí)際生產(chǎn)中占據(jù)著主導(dǎo)地位。如何同時(shí)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(nèi)外研究的主要難題。在兼顧其他電學(xué)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(yù)復(fù)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(jī)理及其相關(guān)工藝,研究了不同燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間對ZnO壓敏電阻的影響,并從微觀結(jié)構(gòu)上討論了燒結(jié)工藝對ZnO壓敏電阻的影響機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著燒結(jié)溫度的提高和燒結(jié)時(shí)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(jié)構(gòu)、燒成制度的影響機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shù)??=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(jié)構(gòu)、燒成制度等方面對Zn2SiO4的影響機(jī)制進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shù)更大,耐脈沖電流能力也更強(qiáng);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(shù)和耐脈沖電流能