高压ZnO压敏电阻器制造技术研究

通过对国外样品的剖析和对各种添加物及其含量对高压ZnO压敏电阻器电性能影响的实验研究,确定高压ZnO压敏电阻陶瓷的料方系列。通过研究原材料物化指标的影响找出了国产原材料的主要差距和改进措施。通过研究各主要工艺过程中的关键工艺方法、工艺参数和工艺材料,确定了一套能够按照自己开发的配方、原材料技术生产高压ZnO压敏电阻器的工艺技术。研制的产品水平达到了课题目际要求(即达到了国际先进水平)。另外,还发现了高压ZnO压敏电阻的几何效应及低温热处理的反常现象。     

氧化钪掺杂氧化锌压敏瓷的显微组织和电性能

采用固相法制备Sc2O3掺杂ZnO压敏瓷,通过扫描电镜对其显微组织进行了分析,探讨了Sc2O3对氧化锌压敏瓷电性能和显微组织影响机理。Sc2O3掺杂氧化锌压敏瓷1 000℃烧结的性能较好;当Sc2O3掺杂量掺杂浓度(摩尔分数)为0.3%时氧化锌压敏瓷的综合电性能最好,其压敏电位梯度为821 V/mm,非线性系数为62,漏电流为0.16μA。     

化学沉淀法的醇水比对氧化锌压敏电阻性能的影响研究

通过化学沉淀法制备得到ZnO压敏电阻样品并分析研究了样品的显微结构特性、宏观电学参量和介电响应特性,包括阻抗谱和介电损耗谱。采用XRD和SEM观测分析了ZnO压敏电阻的物相组成和微观结构。电学参数测试结果表明,当化学沉淀法的醇水比为2∶1时,ZnO压敏电阻表现出的各项电性能均比较好：电压梯度为584.01 V/mm,非线性系数为73.43,泄漏电流为0.13μA/cm²。该结果表明化学沉淀法可以作为制造高性能ZnO压敏电阻的有效途径。另外,通过介电谱的测试结果可以看出,介电损耗峰的峰值能体现出ZnO压敏陶瓷中缺陷的浓度,改变化学共沉淀法中的醇水比能够相应地改变ZnO压敏陶瓷中本征点缺陷的浓度。     

氧化锌压敏陶瓷纳米复合材料的制备及表征

采用氨浸法制备了氧化锌压敏陶瓷纳米复合粉体,给出了制备粉体的工艺流程,并利用TEM,XRD,EDS,ASAP200物理吸附仪(BET法)及热重-差热分析仪(TG-DTA)对粉体的性能进行了表征,对用该粉料制作的氧化锌压敏电阻作了初步的电性能检测。结果表明:该复合粉体具有粒径小、分布均匀、比表面积大;压敏电阻的非线性系数达78。     

钾元素对氧化锌压敏电阻电性能的影响

采用溶液添加法在中压压敏电阻中引入金属K+离子,研究不同含量的K+对ZnO压敏电阻电性能的影响及其机理,结果表明:K+能增强ZnO压敏电阻的稳定性,富集在晶界处的K+因补充了晶界处正点中心的数量,使耐受8/20μs峰值电流冲击性能提高;K2O的高温液相烧结促使瓷体的气泡等烧结缺陷减少,使其2ms方波脉冲冲击性能提高;随着K掺入量的增加和烧结时间的延长,晶粒尺寸增大,压敏电压梯度减小。     

气孔对氧化锌压敏电阻质量的影响

通过实验数据和扫描电镜照片说明,压敏电阻的压敏电压下降、漏流增大的原因是ZnO瓷体吸湿而ZnO瓷体吸湿是由于具有过多的显气孔,本文从理论上探讨这一现象.     

Ce掺杂的TiO_2电容-压敏材料结构和电性能研究

通过对样品压敏性能、介电性能的测定和晶体结构、表面形貌分析,研究了CeO2对TiO2电容-压敏电阻器的影响。研究发现CeO2对TiO2电容-压敏电阻的性能有显著的影响。在1350℃烧结条件下,0.4%摩尔分数CeO2的样品表现出优良的综合电性能,其压敏电压为15.84V/mm,非线性系数α为4.62,并具有很高的表观介电常数(εr=158600),较低的介电损耗(tgδ=0.32),是一种较有潜力的新型电容-压敏电阻器。     

TiO2形态对ZnO压敏电阻微结构和性能的影响

简要介绍了研究ZnO低压压敏电阻的必要性；对比分析了微米粉体、纳米粉体和纳米胶体3种不同形态TiO2添加剂促进ZnO压敏电阻晶粒长大、压敏电压降低的效果，发现纳米胶体TiO2的效果优于其他2种形态的TiO2．     

PVA种类及含量对ZnO压敏电阻片电性能影响研究

作为重要的过电压防护元件,ZnO压敏电阻片的性能也需要不断提高.对ZnO压敏电阻片制备工艺中聚乙烯醇(PVA)的影响进行了研究.通过对比不同PVA种类及含量对造粒的影响后发现,选用的PVA聚合度越高,烧结陶瓷的晶粒尺寸就越小;PVA的添加量越多,晶粒尺寸也越小;其次PVA的聚合度会影响到压敏陶瓷的晶界电阻和击穿场强,它们之间成正相关的趋势,但是过量添加PVA会导致其晶界电阻活化能减小,压敏特性降低,导致泄漏电流密度增大;采用低聚合度的PVA会改善电气性能,即提升其压敏特性并降低泄漏电流密度;造粒过程中,低聚合度PVA水溶液的配比与添加量对压敏电阻的晶界电阻及其活化能的影响较小.因此,造粒过程中推荐采用低聚合度、高醇解度的PVA以提高ZnO压敏电阻片电气性能的一致性.     

表36 美国Dow Corning公司RTV (胶料) 产品牌号、性能和应用

通过对ZnO压敏电阻器几个典型品种在不同荷电率下的漏电流测试,研究了定电压下测量漏电流对压敏电阻测试合格率的影响.同时,对实验结果及该测试条件下配方及元件尺寸的影响进行了简单的讨论.     

高通流能力电阻片的研究进展

综述了近年来国内外在提高氧化锌电阻片通流能力方面的研究进展。认为影响氧化锌电阻片通流能力的关键因素是电阻片微观结构不均匀性导致电流分布的不均匀性。通过采用湿式化学粉料制备法来提高粉料的均匀性是提高电阻片通流能力的有效途径。而改善粉料的均匀性,从根本上讲是改善添加剂在粉料中的分散均匀性。因此,添加剂在粉料中应尽可能地细化和均匀。     

固相法与共沉淀包膜法制备氧化锌非线性电阻陶瓷粉体的比较

介绍了固相法和共沉淀包膜法制备氧化锌非线性电阻粉体的工艺 ,并比较了两种粉体制备方法对氧化锌非线性电阻电性能的影响。与固相法相比 ,共沉淀包膜法极大的改善了氧化锌非线性电阻微观结构均匀性 ,因此提高了氧化锌非线性电阻的电性能。共沉淀包膜法是一种很值得借鉴和推广的好的氧化锌非线性电阻粉体制造方法     

提高氧化锌非线性电阻片通流容量的研究

高电位梯度氧化锌非线性电阻片上流过冲击电流时,吸收的冲击能量成比例增加,要求电阻片的通流容量也成比例提高,研制高电位梯度电阻片首先要提高氧化锌电阻片的通流容量。将传统的氧化锌电阻片生产工艺中的搅拌罐混合浆料方式改用搅拌球磨机混合,可提高浆料的流动性和各成分分散的均匀性,电阻片通流容量即得到很大程度的提高,电阻片的单位体积冲击能量吸收能力从100J/cm3提高到250J/cm3。     

热处理在ZnO压敏电阻片生产中的应用

对 Zn O压敏电阻片生产过程中因造粒混合不均匀 ,烧成时温度气氛的差别 ,匣钵密封不良等因素 ,造成电阻片微观结构不均匀进行了研究 ;针对少数电阻片漏流超标 (大于 30μA) ,其老化性能也差的情况 ,提出了一种对漏流超标的电阻片进行特定热处理和低温热处理方法 ,使漏流降低 ,各项电气性能均得到了改善     

ZnO非线性电阻片掺杂改性的研究

结合测试结果,讨论了稀土氧化物掺杂及烧成工艺对电阻片微观组织结构以及电气性能的影响。结果表明,在传统生产配方中掺入Y2O3等稀土氧化物,通过掺杂改性,可以使电阻片中的晶粒尺寸减小,提高电阻片的电位梯度(达到276.8V/mm);在不同的烧成温度点(1190℃、1220℃、1250℃)下,认为1220℃为最佳烧成温度,此时电阻片的能量吸收能力得到提高,同时其它电气性能如泄漏电流和压比等保持良好。     

添加剂对氧化锌电阻片电学性能影响的研究进展

综述了近年来添加剂对氧化锌电阻片电学性能影响方面的研究进展,分析了不同添加剂对氧化锌电阻片电学性能的影响机理。通过比较发现,纳米添加剂可以降低高温烧成时的烧成温度,进而抑制晶粒长大,改善烧成均匀性,氧化锌晶粒平均尺寸可控制在1μm左右,泄漏电流2μA,通流容量可达250J/cm3。指出纳米添加剂进一步在氧化锌电阻片生产中的应用是今后研究的方向。     

ZnO非线性电阻内部的微裂纹在老化中的作用

Zn O非线性电阻内部的气隙和微裂纹构成了其表面与环境联系的复杂通道 ,将内部能延缓 Zn O电阻老化的氧原子不断扩散到大气中 ,导致 Zn O非线性电阻内部的稳定因素氧原子减少而引起性能发生老化。另外微裂纹有可能是潮气进入 Zn O非线性电阻内部的通道 ,潮气将形成电阻通道而导致电阻片性能变差。     

利用煤气隧道窑炉烧成ZnO电阻片的初步试验

利用煤气隧道窑炉进行了烧成ZnO电阻片的试验,对比分析了煤气隧道窑炉和推板式电加热窑炉烧结对ZnO电阻片性能的影响。通过调整煤气隧道窑炉烧结曲线对ZnO电阻片各项性能的参数,得出:煤气隧道窑炉的烧结气氛基本适合ZnO电阻片的烧结,不仅保证ZnO电阻片2ms方波、4/10大电流冲击、8/20冲击残压和老化性能等参数,而且成本仅是电热元件窑炉电耗成本的1/5。     

Co2O3在ZnO压敏陶瓷中的改性作用

研究了金属氧化物Co2O3含量对ZnO压敏陶瓷中晶粒生长和电学性能的影响。分析了Co2O3含量对ZnO半导体陶瓷各种性能的改善,以及所产生缺陷类型。实验结果表明:随着Co2O3含量在0郾6%~0郾2%(质量分数)范围内的减少,ZnO压敏陶瓷的平均晶粒大小降低,工频耐受力提高,非线性系数增大,在一定程度上掩盖了ZnO晶粒本征缺陷对ZnO陶瓷电导率的影响,使半导体的电导率获得可控性。为获得产品优良的重复性和稳定性,以及降低成本起到十分重要的作用。