ZnO線性電阻的制備及其性能的研究.pdf

1、二十世紀八十年代末,日本在ZnO壓敏電阻的基礎(chǔ)上實現(xiàn)ZnO陶瓷的線性化。因ZnO線性電阻具有低的成本和優(yōu)良的電性能而被廣泛的用于電子、電力領(lǐng)域。隨著超高壓輸變電路和電子元器件微型化的需求,制備性能穩(wěn)定的電阻已成為現(xiàn)階段研究熱點。本文詳細研究了ZnO線性電阻陶瓷的制備工藝及基礎(chǔ)配方對其微觀結(jié)構(gòu)和電性能的影響規(guī)律。
　　 首先研究了添加劑Al2O3、TiO2、MgO及少量稀土氧化物摻雜對其微觀結(jié)構(gòu)和電性能的影響規(guī)律。XRD、SEM、

2、EDS以及電性能的測試結(jié)果表明:Al2O3摻雜不僅能改變第二相的生成量,減小基體顆粒的尺寸,而且可以降低晶界勢壘,因此,其對ZnO線性電阻的電阻率與非線性系數(shù)有顯著的影響,當Al2O3摻雜量為9wt%時,所制備的ZnO線性電阻其非線性系數(shù)達到1.17、電阻率為285Ω·cm。TiO2摻雜可以大幅度提高基體的致密性以及均勻性,因而對ZnO線性電阻試樣的能量密度有顯著的影響,當TiO2摻雜量為7wt%時,能量密度達到780J/cm3。MgO

3、摻雜對ZnO線性電阻試樣的阻溫系數(shù)有顯著的影響,當MgO摻雜量為7wt%時,ZnO線性電阻的阻溫系數(shù)為3.4×10-4/℃、非線性系數(shù)為1.12及能量密度為812J/cm3。La2O3、Y2O3摻雜可以進一步增加基體顆粒的均勻性,因而對ZnO線性電阻試樣的電阻率的穩(wěn)定性非線性系數(shù)具有顯著的影響,且當La2O3、Y2O3摻雜量為0.5mol%和0.25mol%時,非線性系數(shù)為1.12和1.14,能量密度為812J/cm3和809J/cm3

4、,阻溫系數(shù)為3.4×10-4/℃和2.7×10-4/℃。
　　 接著研究了制備工藝對ZnO線性電阻微觀結(jié)構(gòu)及電性能的影響:煅燒添加劑可以提高原料均勻性,進一步改善試樣的微觀結(jié)構(gòu),從而提高綜合電性能參數(shù)。當原料在1100℃煅燒兩次時,ZnO線性電阻的電阻率為792Ω.cm、阻溫系數(shù)為3.94×10-4/℃、非線性系數(shù)為1.10、能量密度為821J/cm3,電阻率的穩(wěn)定性為56.4%。
　　 適宜的燒結(jié)溫度和降溫速率對ZnO

5、線性電阻的微觀結(jié)構(gòu)和電性能也有很大影響,最佳的燒結(jié)溫度范圍為1320～1360℃,降溫速率約為100℃/h。當燒結(jié)溫度為1340℃,降溫速率為100℃/h時,電阻率為790Ω·cm、阻溫系數(shù)為4.04×10-4/℃、非線性系數(shù)為1.10、能量密度為825J/cm3以及電阻率的穩(wěn)定性為57.4%。
　　 論文最后在前期組成和工藝基礎(chǔ)上,研究了調(diào)整添加劑配方的基本組成及加入不同比例的NiO,討論了NiO不同摻雜量對ZnO線性電阻的微