新型多層片式壓敏-電容雙功能電子陶瓷元件的制備與性能研究.pdf

1、本實驗以ZnO基壓敏陶瓷和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)基介電陶瓷為基元材料，采用多層片式陶瓷電容器(MLC)的制備方法制備了多層片式壓敏-電容雙功能陶瓷元件(MLVC)，并研究了其電性能特點和微觀結構。 首先分別選出ZnO-Bi2O3基壓敏陶瓷和PMN基介電陶瓷作為雙功能元件中起壓敏效應和電容效應的基元材料。以傳統(tǒng)陶瓷制備工藝，通過調整配方和改善燒結條件，研究了這兩種電子陶瓷的電性能特點。實驗表明：摻入適量玻璃料的

2、ZnO-Bi2O3壓敏陶瓷，可在較低的燒結溫度(960℃，1.5h)下具有良好的壓敏性能(壓敏電壓V1mA為701.4V/mm，非線性系數(shù)α為32.0)；PMN基介電陶瓷也可在相同的條件下燒結，在室溫1KHz下測得其相對介電常數(shù)ε/ε0為9000，損耗tanδ＜5.0×10-2，絕緣電阻率達到1013Ω·cm。 從燒結膨脹收縮變化、界面反應程度這兩個角度重點分析了這兩種陶瓷共燒的相容性。分析說明：ZnO2＃壓敏陶瓷和PMN6＃介

3、電陶瓷燒結收縮行為相似且共燒時沒有發(fā)現(xiàn)兩者存在界面反應，充分肯定了兩者共燒的可行性。因此，采用軋膜工藝制備了ZnO2＃壓敏陶瓷和PMN6＃介電陶瓷的坯片，利用MLC制備方法中的內電極印刷、疊層技術，一次性燒結制備了多個以Ag/Pd或Pt為內電極的MLVC。實驗表明，以Ag/Pd為內電極的MLVC隨著疊片層數(shù)的增加，MLVC的壓敏電壓有所下降，V1mA在200～250V之間，非線性系數(shù)基本不變，α值約為20。在疊片層數(shù)、方式相同的情況下，

4、以Pt為內電極MLVC的壓敏電壓比以Ag/Pd為內電極MLVC的稍高，α值也為20左右，這主要是由兩種內電極與ZnO2＃陶瓷的微觀接觸界面反應不同造成的。疊片方式對MLVC壓敏性能的影響不大，但對MLVC電容性能卻有很大影響。非交錯疊片型MLVC比交錯疊片型MLVC的電容量大，可達幾十納法，而交錯疊片型MLVC的電容量一般只有幾納法。觀察MLVC中陶瓷與陶瓷、內電極與陶瓷之間的相界，發(fā)現(xiàn)它們之間幾乎沒有界面反應，界面呈現(xiàn)的微觀結構特點與

5、MLVC的電性能變化一致。 根據(jù)PMN1＃介質瓷的燒結收縮特點，制備了以PMN1＃介質瓷為原料的MLC，它與以ZnO2＃壓敏陶瓷為原料制備的MLV相結合，成功制備出同樣具有壓敏-電容雙功能的MLVC。它與一次性燒結制備的MLVC相比，壓敏電壓Vim偏高(250～370V)，α值約為20，電容量很大，達數(shù)十納法。本實驗成功制備了具有雙功能的MLVC，為開發(fā)低壓壓敏、高電容量雙功能陶瓷材料或元件提供了有益的參考，這種保護性電子元件在