氧化锌压敏陶瓷研究现状

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ZnO压敏陶瓷的研究进展概要

ZnO压敏陶瓷的研究进展概要

ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要:ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种,它是以ZnO为主原料,通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。

本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手,对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨,并针对某些共性问题提出自己的一些看法。

关键词:ZnO压敏陶瓷;掺杂;制备;发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料,它是以ZnO主为体,添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。

探究掺杂二氧化钛对氧化锌压敏陶瓷性能的影响

探究掺杂二氧化钛对氧化锌压敏陶瓷性能的影响
晶粒表面由于失去电子而带正电,晶粒体内的自由电子运动到晶粒
表面以满足电中性要求时,又会继续被晶界受主态俘获。晶界因俘 获了电子而呈现负的界面电荷,并使原来的晶界费米能级EFB 增高。 这一晶界受主态俘获电子的过程一直进行到EFG=EFB 才能建立平 衡态,并使晶界两侧的晶粒表面形成深度为l,几乎全部都由带正电
的电离化施主离子组成的电子耗尽层,引起了晶粒表面能带弯曲并 在晶界两侧形成势垒,这就是双肖特基势垒。
原子半径远大于锌,因此它在烧结过程中晶界上形成一个高缺
陷溶度薄层,从而形成势垒,使材料获得非线性,并且参与绝缘 晶层的构建,同时防止晶粒生长,促进液相烧结,形成表面态和 陷阱的作用。
随着ZnO压敏电阻的发展,为理解其导电机理,科学家们相继提 出了一些导电模型.
ZnO 压敏电阻实现低压
晶粒长大 晶界变薄
使氧化锌晶粒长大的方方法容易实现。可以掺杂某些元素来使晶粒 长大。
元素掺杂对ZnO压敏陶瓷的影响
根据前期文献调研确定了影响低压 ZnO 压敏陶瓷电性的6个主要 掺杂元素:Bi、Ti、Co、Mn、Sn、Sb。其中 Ti为我们研究的元素。
经典配方:
(100-x)ZnO+(x/6)(Bi2O3+MnO2+Cr2O3+Co2O3+Sb2O3) 确定原料组成
(2)物理性能测试:利用透反射偏光显微镜观测样品的表面现象
(3)结构测试:a.利用X射线衍射仪(XRD)进行常规的物相分析;b.采用电子能 谱(AES)及扫描电子显微镜(SEM)分析样品表面及晶界上的成分与结构。
1.完成还未进行的实验; 2.结题报告; 3.个人实验文字材料; 4.PPT报告。
实验所用原料均为分析纯。将 ZnO、Bi2O3、TiO2、Co2O3、 MnO2、SnO2、Sb2O3等原料按一定的 ZnO 压敏陶瓷配方比例称 量。称取的粉料经混合,球磨,加入粘结剂(5020胶水)造粒,用 压片机分别在6,8,10 MPa 的压力下压制成圆片坯体,在箱式电阻炉 中于 1200℃烧结成瓷,保温 2h 后随炉冷却,表面处理后涂银电极, 之后进行各项性能测试。

氧化锌复合功能陶瓷的制备与研究

氧化锌复合功能陶瓷的制备与研究

氧化锌复合功能陶瓷的制备与研究氧化锌复合功能陶瓷的制备与研究引言:随着科技的不断进步和人们对新材料的需求不断增加,陶瓷材料已经进入了多功能复合材料的时代。

氧化锌复合功能陶瓷作为一种具有良好电性和光学性能的材料,在光电器件、传感器、催化等领域有着广泛的应用。

本文旨在介绍氧化锌复合功能陶瓷的制备方法以及对其性能的研究。

一、氧化锌复合功能陶瓷的制备方法1. 原料准备氧化锌复合功能陶瓷的制备需要准备适量的氧化锌粉末以及其他添加剂,如铜粉、碳纳米管等。

氧化锌粉末可以通过化学合成或物理法合成得到。

2. 混合与均匀将原料进行混合,并通过高速均匀机械搅拌或者球磨的方法,使各种添加剂均匀分散在氧化锌粉末中,以便获得均匀的材料。

3. 成型将混合均匀的材料进行成型。

常见的成型方法有干压成型、注射成型等。

干压成型是将材料放入模具中,并在高压下压制,使其成形。

注射成型是将材料与有机溶剂混合,制成糊状物质,然后通过注射器将糊状物质注入模具中,待其固化后取出。

4. 烧结将成型后的材料进行烧结处理。

烧结过程中,通过控制温度和时间,使材料中的粉末颗粒形成致密的整体,提高材料的密度和机械强度。

二、氧化锌复合功能陶瓷的性能研究1. 电学性能研究氧化锌复合功能陶瓷具有良好的电学性能,可以应用于光电器件等领域。

通过测试其电导率、电阻率、介电常数等参数,可以评估材料在电学方面的性能。

研究发现,添加适量的铜粉可以显著提高氧化锌复合功能陶瓷的导电性能。

2. 光学性能研究氧化锌复合功能陶瓷具有良好的光学性能,可以用于制备光电器件和传感器。

研究人员通过测量透射率、反射率等参数,评估材料在光学方面的性能。

研究表明,添加碳纳米管可以提高氧化锌复合功能陶瓷的光学性能。

3. 催化性能研究氧化锌复合功能陶瓷还具有良好的催化性能,可以应用于催化剂的制备。

通过测量催化反应的速率、转化率等参数,可以评估材料在催化方面的性能。

一项研究发现,添加适量的铜粉和碳纳米管可以显著提高氧化锌复合功能陶瓷的催化性能。

氧化锌压敏陶瓷的制备应用性能

氧化锌压敏陶瓷的制备应用性能

氧化锌压敏陶瓷1.功能陶瓷所谓功能陶瓷,就是指在微电子、光电子信息和自动化技术以及生物医学、能源和环保工程等基础产业领域中所用到的陶瓷材料。

功能陶瓷所具有的独特声、光、热、电磁等物理特性和生物、化学以及适当的的力学特性,在相应的工程和技术中起到了关键的作用。

这种陶瓷材料从其形态上可以分为块体、粉体、纤维和薄膜四种类型。

2.压敏陶瓷压敏陶瓷既是功能陶瓷的一种,它是指一定温度下,某一特定电压范围内,具有非线性伏安特性且其电阻随电压的增加而急剧减小的一种半导体陶瓷材料。

目前压敏陶瓷主要有4大类—— SiC、TiO2、SrtiO3和ZnO。

其中应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷。

由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性,压敏电阻α值(非线性指数)高( α>60,比SiC压敏电阻器10倍以上),有可调整C值和较高的通流容量,因此得到广泛的应用。

在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用,尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。

3.氧化锌压敏陶瓷ZnO压敏陶瓷生产方法是在ZnO 中添加Bi2 O3、Co2 O3、MnO2、Cr2 O3、Al2 03、Sb2 03、Ti02、Si02、B2O3 和PbO 等的氧化物。

在配方中常含有Bi 元素,其主晶相为具有n型半导体特性的ZnO;此外,瓷相中除有少量添加物与ZnO形成的固溶体外,大部分添加物在ZnO晶粒之间形成连续晶相。

主晶相ZnO 是n型半导体,体积电阻率为10 ·m以上的高电阻层。

因此,外加电压几乎都集中在晶界层上,其晶界的性质和瓷体的显微结构对ZnO电阻的压敏特性起着决定性作用。

一般ZnO的粒径d为几微米到几十个微米,晶界层厚度为0.02~0.2 ;也有人认为晶界相主要集中于三到四个ZnO晶粒交角处,晶界相不连续,在ZnO 晶粒接触面间形成有一层厚度20U左右的富铋层,其性质对非线性特性起重要作用。

高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理研究的开题报告

高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理研究的开题报告

高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理研究的开题报告1. 研究背景随着现代电子技术的发展,压敏材料在电子元器件中的应用越来越广泛。

因此,对压敏材料的研究和制备变得越来越重要。

高电位梯度ZnO压敏陶瓷作为一种性能优异的压敏材料,具有灵敏度高、稳定性好、可靠性高等优点,同时也能够适应不同的使用环境。

因此,对高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能、机理等方面开展研究具有重要意义。

2. 研究目的和意义本研究旨在深入探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理,并寻求制备高性能高电位梯度ZnO压敏陶瓷的方法。

通过对高电位梯度ZnO压敏陶瓷进行理论分析和实验研究,将有助于提高高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺,探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能和机理,同时也为相关领域的学术研究提供新的思路和方法。

3. 研究内容和方案(1) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备方案:选择适合的制备方法,对材料制备条件进行控制,确保材料的高纯度、均匀性和致密度。

(2) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能测试方案:对制备好的高电位梯度ZnO压敏陶瓷进行性能测试,包括电学性能、力学性能等方面的测试。

(3) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷机理分析方案:通过分析材料的晶体结构、成分分析、界面结构等方面的数据,深入探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的机理。

4. 研究进度安排预计本研究将于一年内完成。

第1-2个月:文献调研和理论研究。

第3-6个月:高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备和实验研究。

第7-8个月:高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能测试。

第9-10个月:机理分析和数据处理。

第11-12个月:研究结果分析、结论撰写和论文写作。

5. 预期成果(1) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺及性能测试数据。

(2) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的机理分析。

(3) 发表本研究相关的学术论文。

(4) 提高高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺,推动相关领域的研究发展。

ZnO压敏陶瓷的研究进展

ZnO压敏陶瓷的研究进展

ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要:ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种,它是以ZnO为主原料,通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。

本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手,对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨,并针对某些共性问题提出自己的一些看法。

关键词:ZnO压敏陶瓷;掺杂;制备;发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料,它是以ZnO主为体,添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。

低温烧结ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究

低温烧结ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究
雷 鸣 等:低温烧结 ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究
1327
低温烧结 ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究


鸣,成鹏飞,李盛涛
(西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室,陕西 西安 710049) 摘 要: 研究了不同硼硅玻璃配方及相关工艺对低温
烧结(1000℃和 1050℃下烧结)ZnO 玻璃系压敏陶 瓷致密化过程和电气性能的影响。发现含较多 PbO 和少量 ZnO 的 G1 玻璃具有较合适的软化点温度和较 好的晶粒润湿性,对应试样的电气性能最好;坯体初 始密度、保温时间、降温速率和烧结气氛都显著影响 着试样的烧结性能和电气性能。 关键词:ZnO 压敏陶瓷;硼硅玻璃;致密化;电气性能 中图分类号:TM28 文章编号:1001-9731(2004)增刊 文献标识码:A
2+
雷 鸣 等:低温烧结 ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究
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晶粒润湿性差,使得试样 S2.1 晶粒尺寸最小,平均 击穿场强 EB 最大。然而,烧结过程中硼硅玻璃会在 晶界处重结晶,产生 5ZnO·2B2O3 和 2ZnO·SiO2 晶界 相[6,10]。因此,G2 玻璃可能会产生更多的 2ZnO·SiO2 相,使玻璃结晶度上升,从而引起晶界势垒高度 φB 和非线性指数 α 上升[10];这样就解释了尽管 G2 玻璃 润湿性不如 G1, 但 S2.1 的非线性并不明显差于 S1.1。 综上可见,G1 玻璃具有较为合适的软化点温度,因 此对应试样的晶粒较均匀,电性能较好。 表3 玻璃配方对试样电性能的影响 图 3 试样初始密度对最小气孔率的影响 Fig 3 Influence of green density on the minimal porosity 我们将初始密度为 3.18 g/cm3 的试样的致密化过 程延长至 1150℃,发现气孔率甚至上升至 15%以上。 这表明:当坯体的气孔率到达最小值时,瓷体内大部 分气孔都已成为闭气孔,此时若继续升高温度,瓷体 中低熔点物质挥发后将无法顺利排出, 导致瓷体内部 气孔率显著上升。 3.3 保温时间的影响 以试样 S1.6 为例, 在 1000℃时其烧成密度随保 温时间的变化如图 4。 Table 3 Influence of glass compositions on the samples’ performance

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化研究进展

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化研究进展

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化研究进展武康宁;程卓林;李柔;李建英;李盛涛【期刊名称】《高电压技术》【年(卷),期】2024(50)2【摘要】现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化功耗随时间持续降低,完全不同于功耗不断上升的传统老化现象,给基础老化理论和工程应用均带来了巨大挑战。

这种反常的老化现象已经超出了经典离子迁移老化理论的范畴,其非阿雷尼乌斯特征也使实际状态评估和寿命预测难以开展。

文中详述了现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化及恢复特征:正向伏安特性在直流老化后存在“交叉”现象;老化过程可逆,试样充分恢复后能达到其未老化状态。

离子重排(donorionredistribution,DIR)老化模型可合理解释氧化锌压敏陶瓷的直流老化现象。

氧化锌压敏陶瓷的老化功耗取决于界面态消耗与耗尽层离子“U”型分布之间的竞争,前者导致功耗上升而后者有利于功耗降低。

稳定型氧化锌压敏陶瓷的势垒界面态在高温、缺氧气氛等条件下不能保持稳定,其原本下降的功耗也能转变为不断上升。

此外,广为应用的功耗(泄漏电流)具有显著的电压依赖特性,并不能反映氧化锌压敏陶瓷真实的老化状态,反向老化系数则有望成为一种有效的老化状态表征参数。

通过深化现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的老化现象、老化机制及状态评估的认识,本文旨在推进我国高性能氧化锌压敏陶瓷生产制造和高端避雷器发展。

【总页数】13页(P621-633)【作者】武康宁;程卓林;李柔;李建英;李盛涛【作者单位】西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ1【相关文献】1.氧化锌压敏陶瓷及其元件研究进展2.氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展3.高压氧化锌压敏陶瓷粉体的制备现状及研究进展4.微波烧结氧化锌压敏陶瓷的研究进展5.氧化锌压敏陶瓷脉冲放电特性研究进展因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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测量非常困难 # 而实际上压敏电阻器呈现显著压敏性的 电流 <@"Q:!:RS# 因此常用一定电流时的电压 = 来表示压 敏性能 # 称压敏电压值 $ 如电流为 "Q:RS 时 # 相应的压敏 %) 外还有 & 电压用 ="Q:RS 表示 $ 压敏电阻的性能参数除 T !:" 压敏电压 =:RS 是指 当 压 敏 电 阻 器 流 过 规 定 的 直 流电时所产的端电压 ! 漏电流为 :RS 时的电压值 "$ !! " 漏 电 流 是 指 在 规 定 温 度 和 最 大 直 流 电 压 下 # 流 过压敏电阻器的电流 $ !$ " 通 流 容 量 是 指 在 规 定 条 件 下 # 允 许 通 过 压 敏 电 阻器最大脉冲电流值 $
前驱体 !无机盐或金属盐 "
水解
!"# 压敏电阻器的性能参数与 !"# 半导体陶瓷的配方 有密切关系 $ 下式是目前生产使用的典型组分之一><?% !<55$@"!"#A@9B !%&.#(C’)*’#(C+,’#(C/"#’C+0’#(" 当工艺条件不变时 # 改变 @ 值 # 则产品 + 值随 @ 的增 加而增加 #但当 @D( 处出现 E值最大值 # 除改变 @ 值外 #还 可以改变添加物的成分或添加微量其它氧化物来改变产 品的性能参数 $ 多年来的研究认为 %&’#(&)*’#(&+,’#(&/"#’& +0’#( 等构成 !"# 压敏陶瓷的基本晶界结构 # 是构成型添 加剂>’F(FG?$ 上述配方中各氧化物的作用和分布如表所示>6?$
氧化锌压敏陶瓷是一类电阻随加于其上的电压而灵 敏变化的电阻器 # 其工作原理基于所用压敏电阻材料特 殊的非线性伏安特性 $ 具有这种特性的材料包括硅 % 锗等 单 晶 半 导 体 及 ’()%*(+!%,-*(+$%’.*(+$%/0+ 半 导 体 陶 瓷 等 # 其中以 /0+ 半导体陶瓷特性最佳 $ 由氧化锌半导体陶 瓷制成的压敏电阻器 !/12 #/(0341506(07-.4.78(895."# 由于其造价低廉 % 制造方便 % 非线性系数大 % 响应时间快 % 残压 低 % 电 压 温 度 系 数 小 % 泄 漏 电 流 小 等 独 特 性 能 # 能 起 到过 压 保 护 % 抗 雷 击 % 抑 制 瞬 间 脉 冲 的 作 用 # 而 广 泛 应 用 于电力 ! 交 % 直流输配电 "% 交通 % 通讯 % 工业保护 % 电子 % 军 事等领域 $ 随着电力的发展和电网的改造 # 电子信息 % 家电行业 的发展 # 对压敏电阻器的需求量越来越大 # 对性能的要求 将越 来 越 高 # 特 别 是 军 事 装 备 的 现 代 化 % 信 息 化 # 对 压 敏 电阻器的性能提出了更高的要求 $ 目前 # 我国高性能的 /12 还主要依靠进口 # 研究高性能 /0+ 压敏电阻器 !/12" 具有重大的经济和社会效益 $
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佛 山 陶 瓷
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方法制备的 6+7 粉末大多粘连成网状 % 当激光束的能量足 够大时$可得到晶须结构 6+7 粉末 % 合适的激光束能量使光 束照射在较平 6+7 靶表面$能够得到分散状的 6+7 粉末 % 气相法包括气相反应合成法 VK"W! 或称气相沉淀法 "& 气相热分解法和蒸发 S 凝聚法 % 气相反应合成法的一般原理如下 #
3MX:LYNZX:L-!><X:LY0AX:L ----这一反应的产物根据反应条件的不同 $ 可生成薄膜 &
晶须 & 晶粒 & 颗粒和超细颗粒 % 该反应法的特点是 # !K " 原 料 金 属 具 有 挥 发 性 & 易 精 制 $ 生 成 物 不 需 粉 碎 & 纯化 $因此所得超微粉末纯度高 ’ !!" 生成的微粒子分散性好 ’ !$" 控制反应条件易获得晶粒分布狭窄的纳米粒子 ’ !#" 有利于合成高熔点无机化合物超微粉末 ’ ![" 除制备氧化物外 $ 只要改变介质气体 $ 还可以直 接合成难于制造的金属 & 氧化物 & 碳化物和硼化物等非氧 化物 % 等离子体喷雾热分解法是将可溶锌盐溶液如# 6+(! \7 $ " !(&] ! 7 等同载气 ! 如 \! 或空气等 " 喷入一个高 温反应器内 $ 使含有锌盐的雾珠首先在高温下蒸发掉水 分 $之后锌盐经高温热分解而制得 6+7 粉末 VKKW% 用这种方 法可制得平均粒径为 !"!["+= 的 6+7 粉末 $ 粒子形状一 般为球状 % 此干燥法的特点是 # !K" 干燥所需时间极短 $因此每一颗微液在反应过程 中来不及发生偏析 $从而可以获得组分均匀的纳米粒子 ’ !! " 由 于 出 发 原 料 是 在 溶 液 状 态 下 均 匀 混 合 $ 所 以 可以精确地控制所合成化合物的组成 ’ !$" 易于通过控制不同的工艺条件来制得各种具有 不同形态和性能的超微粉末 % 此法制得的纳米粒子表观 密度小 $比表面积大 $粉体烧结性能好 ’ !# " 操 作 过 程 简 单 $ 反 应 一 次 完 成 $ 并 可 以 连 续 进 行 $有利于大生产 %
溶胶
缩聚
凝聚
干燥 # 烧结
无机材料
该制备工艺有以下优点 % !<" 可在较低的温度下制得所需产品 ’ !." 可制得多组分均匀混合物 ’ !(" 可制得粒度均匀的高纯 &超细粉末 ’ !G" 可制得一些用传统的方法难以得到或根本得不 到的产品 ’ !6" 操作工艺简单 # 不需要昂贵的设备 $ 朱勇曾在空气气氛中用激光直接照射锌片表面 >T?#经 加热&汽化 &蒸发&氧化等过程 #利用了 !"# 纳米粉末 $ 这种
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佛 山 陶 瓷
Hale Waihona Puke $!!!!!!!氧化锌压敏陶瓷研究现状
沈 刚 董发勤 袁昌来
&!:":"C K 四川西南科技大学
绵阳
本文论述了氧化锌压敏陶瓷的用途和发展趋势 # 以及压敏陶瓷的原理 % 配方 和制备工艺 # 并着重讲述了纳米氧化锌压敏陶瓷粉末的制备 $ 氧化锌 # 压敏陶瓷 # 压敏原理 # 配方和工艺制备 # 纳米粉体制备
( ( 非线性电阻 )4( 对上式两边取对数 &
60<@E 60=FG 60) 4444两边微分 & H<B<@I H=B= 即 J @KH<B<CBKH=B=C 4444上式中 L称为非线性指数 $ M越大 #则电压增量所引 起的电流相对变化越大 # 压敏性越好 $ 但 N值不是常数 # 在临界电压以下 #O逐步减小 # 电流很小的区域 #P !: # 表 现为欧姆特性 $ 对一定的材料 ) 为常数 #由于 ) 值的精确
:44压敏陶瓷的原理
压敏陶瓷主要用于制作压敏电阻器 # 它是对电压变 化敏感的非线性电阻 # 其工作电压是基于所用压敏电阻 特殊的非线性电流 ; 电压 !<;=" 特征 $ 电流 ; 电压的非线 性主要表现 & 当电压低于某一临界 ! 阀值电压 " 之前 # 变阻 器阻值非常高 # 其作用接近于绝缘体 ! 其 <;= 关系服从欧 姆定律 "’ 当电压超过临界值时 # 电阻就会急剧减少 # 其作 用 又 相 当 于 导 体 ! 其 <;= 关 系 为 非 线 性 "# 其 <;= 关 系 可 用下式表示>:?&
相不连续 #在 !"# 晶粒接触面间形成有一层厚度 .1! 左右 的富铋层 #其性质对非线性特性起重要作用 $ 一般认为 !"# 晶粒之间的富铋层是由分凝进入晶界的富铋的吸附层 #带 有负电荷 # 它使 !"# 晶粒表面处的能带发生上弯 # 形成电 子势垒 $ 晶粒边界势垒由带有负电荷的富铋层所分隔 #由 于它极薄 #可近似将这层中的体电荷看成面电荷 #!"# 晶粒 层之间为耗尽层 $ 当外加电压达到击穿电压时 #高的场强 !23456789:" 使界面中的电子穿透势垒层 ! 富铋层 " 引起电 流急剧上升 #其通流容量由 !"# 的晶粒电阻率所决定 $
氧化物的作用与分布表 氧化物 作 组成主晶相 产生非线性 # 形成液相 # 促进晶粒生长 阻止晶粒生长 # 改善稳定性 改善非线性 # 延长 %&.#( 的挥发 改善非线性 稳定尖晶石相 用 分布位置
!"# %&’#( )*’#( +,#-+,.#( /"#-/"#. +0.#(
$
耗尽层 # 焦绿石相 # 富铋相 尖晶石相 # 焦绿石相 固溶在所有相中 固溶在所有相中 固溶在尖晶石中
氧化锌压敏陶瓷的制备工艺和一般的陶瓷制备工艺 基本相同 #其主要流程>4?为 % 原材料处理 ! 配料称量 ! 振磨 ! 湿 "! 烘干过筛 ! 预 烧 ! 振 磨 ! 湿 "! 造 粒 ! 成 形 ! 烧 结 ! 涂 银 ! 测 试 ! 组 装! 标志! 入库 为了达到一定细度 # 防止杂质进入 # 要求在塑料橡胶 容器振磨或湿式球磨 $ 预烧在空气中进行 # 在 H61"I11# 保温 1;6"4J 进行烧银 $ 烧结温度对 !"# 压敏陶瓷的性能 有很大的影响 # 因此应根据产品的性能参数的要求来选 择烧结温度 $ !"# 半导体陶瓷的显微结构直接与 陶 瓷 的 组 分 和 制 造工艺有关 # 以上述典型组分为例 # 相组成随 @ 值的不同 变 化 % 当 @D( 时 # 非 线 性 参 数 值 最 大 # 经 过 一 定 的 烧 结 工 艺制成的半导体陶瓷由下列四相组成 >B?% K 溶解有少量 +, 和 /" 的 !"# 相 ’ L 溶解有 +,&/" 和 +0 的 !"H)*.#<. 立 方尖晶石相 ’M 溶有 +,&/" 和 +0 的 !".%&()*(#<G 的立方焦 绿石相 ’N 富铋相 # 它包括溶有 !"&)*& 的 O P%&.#( 相 和 溶 有 !")* 的 Q $%&.#( 相 $
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