稀土氧化物Pr2O3掺杂对高压ZnO压敏电阻性能的影响

采用低温固相化学反应法制备了Pr2O3掺杂的ZnO纳米复合粉体,并用此粉体在不同烧结温度下制备了高压ZnO压敏电阻.采用X射线衍射、比表面测试、透射电镜、扫描电镜等手段对制备的ZnO纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻进行了表征,并与未掺杂ZnO压敏电阻进行了对比研究,探讨了稀土氧化物Pr2O3掺杂对高压ZnO压敏电阻电性能的影响机制.结果表明:较低的烧结温度(1030～1130℃)时,掺杂的稀土氧化物Pr2O3偏析于ZnO晶界中,有活化晶界、促使晶粒生长的作用;同时,Pr2O3掺杂导致1080℃烧结的ZnO压敏陶瓷体中晶体相互交织形成晶界织构,比未掺杂的更均匀和致密,这有助于高压ZnO压敏电阻晶界性能的改善,从而提高其综合电性能.当烧结温度为1080℃时,Pr2O3掺杂的高压ZnO压敏电阻的综合电性能最佳:电位梯度为864.39 V/mm,非线性系数为28.75,漏电流为35 μA.     

高电位梯度ZnO压敏电阻的高压稳压性能研究

采用稀土掺杂和低温烧结的方法制备出高电位梯度的ZnO压敏电阻,并研究了Y2O3掺杂浓度对试样电位梯度和稳压性能的影响.结果表明,在800℃的烧结条件下,掺杂0.08%(摩尔分数)Y2O3后试样的电位梯度增加了49%,稳压系数达到1.99×10-2.从微观角度对ZnO压敏电阻烧结过程中的物化反应分析发现,较低的烧结温度能够抑制Y2O3的受主固溶和Bi2O3的挥发,减缓晶粒的生长速度,改善晶界质量,从而提高试样的电位梯度,实现高压稳压.     

CeO2掺杂氧化锌压敏阀片压敏电位梯度与显微组织的研究

采用添加微量CeO2的方法，提高氧化锌压敏阀片的电位梯度，使之具有优良的综合性能。同时研究了微量CeO2添加剂对氧化锌压敏电阻片的压敏电位梯度的影响，并通过SEM测试手段对其微观组织结构进行了分析研究，从理论上探讨了CeO2影响氧化锌压敏阀片压敏电位梯度与组织的机理。研究结果表明，在0～0．06％（摩尔分数）成分范围内，随着CeO2含量的增加，氧化锌压敏阀片的压敏电位梯度明显提高；当CeO2含量超过0．06％（摩尔分数）时，随其含量的增加，氧化锌压敏阀片的压敏电位梯度又呈降低趋势。其原因是CeO2加入到氧化锌压敏阀片中，以原相形式独立存在的CeO2相钉扎在晶界，阻碍晶界运动，抑制了ZnO晶粒的生长；另一方面，CeO2添加剂在陶瓷烧结过程中使ZnO晶体的自由电子浓度增大，填隙锌离子Zni的总浓度下降，因而填隙锌离子的传质能力下降，抑制了ZnO晶粒的生长，因而晶粒尺寸随CeO2的添加而下降，压敏电位梯度显著提高。     

稀土氧化物Pr2O3掺杂对高压ZnO压敏电阻性能的影响

采用低温固相化学反应法制备了Pr₂O₃掺杂的ZnO纳米复合粉体, 并用此粉体在不同烧结温度下制备了高压ZnO压敏电阻。采用X射线衍射、 比表面测试、 透射电镜、 扫描电镜等手段对制备的ZnO纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻进行了表征, 并与未掺杂ZnO压敏电阻进行了对比研究, 探讨了稀土氧化物Pr₂O₃掺杂对高压ZnO压敏电阻电性能的影响机制。结果表明: 较低的烧结温度(1030～1130 ℃)时, 掺杂的稀土氧化物Pr₂O₃偏析于ZnO晶界中, 有活化晶界、 促使晶粒生长的作用; 同时, Pr₂O₃掺杂导致1080 ℃烧结的ZnO压敏陶瓷体中晶体相互交织形成晶界织构, 比未掺杂的更均匀和致密, 这有助于高压ZnO压敏电阻晶界性能的改善, 从而提高其综合电性能。当烧结温度为1080 ℃时, Pr₂O₃掺杂的高压ZnO压敏电阻的综合电性能最佳: 电位梯度为864.39 V/mm, 非线性系数为28.75, 漏电流为35 μA。     

高梯度大通流氧化锌阀片的研究进展

随着中国电网向特高电压等级发展,特高压电网对高压金属氧化物避雷器(MOA)的国产化提出了更高的要求.总结了国内外在掺杂、粉体制备、烧成工艺方面竞相开展的提高ZnO 阀片电位梯度和通流能力的研究开发工作,并展望了研究前景,指出了突破添加剂粉体筛选、预处理、控制晶粒生长和微观均匀性以及纳米技术与微波烧结相结合是提高ZnO阀片电位梯度和通流容量的主要途径.     

掺杂TiO2的ZnO压敏电阻正电子寿命谱研究

利用正电子湮灭技术(PAS)和扫描电子显微镜(SEM),分析了掺杂TiO2的ZnO压敏电阻的晶界缺陷,以及不同降温速率对晶界特性的影响.实验结果表明,向样品中掺杂TiO2或者快速冷却样品,都能使得样品晶界处Zn空位团尺寸变大,浓度减小.     

B_2O_3掺杂氧化锌压敏电阻烧结工艺的微观结构和电气特性

研究了在不同烧结温度下制备的直流ZnO压敏陶瓷的微观结构和电气特性。通过扫描电子显微镜,电流-电压的伏安特性,电容-电压和从小电流到大电流范围的X射线衍射图测量不同烧结温度下样品的电气参数和微观结构。实验结果表明在1150℃下烧结的样品晶粒尺寸比较均匀,非线性系数和泄漏电流分别为66和0.96μA/cm~2,电压梯度为381 V/mm,直流氧化锌压敏电阻的综合性能达到最优。随着烧结温度的升高,ZnO晶粒尺寸(d)会变大,导致单位长度内晶界数量减少使氧化锌压敏电阻的电压梯度减少。晶粒的尺寸的增加可以阻断三角区的互联互通,使泄漏电流减小。当烧结温度高于1 150℃时,会造成Bi_2O_3的挥发使非线性系数降低。获得电压梯度为381 V/mm的直流氧化锌压敏电阻有利于优化超高压避雷器结构、电阻柱上的电位分布更加均匀。综上所述,制备B_2O_3掺杂的氧化锌压敏电阻配方最佳的烧结温度为1 150℃。     

低温烧结多层片式ZnO压敏电阻内电极Ag扩散对电性能的影响

研究了低温烧结多层片式ZnO压敏电阻的Pd-Ag内电极中Ag扩散对电性能的影响.发现当含Ag量不超过90%时,仍具有较好的电性能;但含Ag量再继续增加,电性能逐渐变差,内电极为纯Ag时,电性能严重恶化.反映晶界势垒电容的电容量随含Ag量的增加而减小.伏安特性和复数阻抗分析表明,随着内电极中含Ag量增加,Ag扩散进入ZnO晶格加剧,降低了施主浓度,导致ZnO晶粒电阻过分增大,而使多层片式ZnO压敏电阻的电性能劣化.     

ZnO压敏电阻界面导电特性研究

采用相同的工艺制备ZnO压敏电阻和未掺杂ZnO陶瓷片后,用扫描电镜(SEM)、电阻率计和X射线光电子能谱(XPS)对它们形貌、电阻率、界面化学计量比和电子状态进行了研究。实验发现:未掺杂ZnO晶粒粒径小于10μm且均匀性差;ZnO电阻率对烧结气氛敏感,其值在2.36～47.97Ω·cm之间,界面存在非化学计量氧锌比,O/Zn=1.29。掺杂后,ZnO压敏电阻界面价电子峰减小,证实压敏电阻陷阱态的存在,表明需用载流子陷阱态补充双肖特基势垒模型。     

受主掺杂对ZnO片式压敏电阻材料性能的影响

研究了一价受主Li^＋对ZnO片式压敏电阻材料的电性能和晶界电参数的影响。材料中添加适量的Li^＋离子,可提高压敏电阻的非线性系数、改进器件的漏电流特性。当Li^＋离子添加量从0增加至300mol／ppm时,晶界势垒高度φB由0.7eV增加为0.87eV,晶粒中载流子浓度ND由2.2×10^23／m^3下降为8.5×10^22／m^3,ZnO的电阻率ρg由1.02Ω·cm增加为1.98Ω·cm。