Gd2O3掺杂对ZnO压敏电阻片电气性能的影响

研究了不同掺杂含量的Gd2O3对氧化锌(ZnO)压敏电阻片的电气性能、微观特性、物相特性和介电特性的影响.研究表明,掺杂Gd2O3对ZnO敏电阻片的电气性能具有重要影响,掺杂过量的Gd2O3对ZnO敏电阻片的晶粒生长具有抑制作用,锌填隙浓度提升,具体表现在电位梯度、泄漏电流提升而非线性系数大大减小.而掺杂少量的Gd2O3提升氧空位浓度,减小锌填隙浓度,进而抑制泄漏电流.此时掺杂量在0.5％(摩尔分数)Gd2O3电气参数分别为526 V/mm、15 μA/cm2、非线性系数28.该研究可帮助氧化锌压敏电阻优化配方,增强电气性能,改善电力系统的安全稳定性.     

掺杂氧化钇的ZnO电阻片电性能和微观结构特征

研究了掺杂氧化钇对D5ZnO电阻片的电位梯度、方波容量和压比(U5kA/U1mA)的影响,结果表明,随着氧化钇含量的增加,电位梯度持续增加,最高达到367V/mm。当氧化钇含量在0.3%～0.7%时,压比和方波容量性能最好,分别为1.65和246J/cm3。从微观分析结果,可以看出,上述电性能特征在微观层次上的产生根源是含钇晶间相的总量和分布的变化。通过能谱分析和X射线衍射分析,确定了含钇晶间相的成分范围:Y为10%～50%;Bi、Sb都为15%～25%,主晶相化学组成为Y1.5Sb0.5O3.5。     

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。     

稀土掺杂氧化锌压敏瓷的研究进展

综述了近年来稀土掺杂氧化锌压敏瓷中的研究进展。掺杂稀土氧化物可明显的减小ZnO晶粒尺寸,使晶粒尺寸分布均匀;其中掺杂Y2O3可使ZnO-Bi2O3系压敏瓷晶粒尺寸由11.3μm降到5.4μm,掺杂Er2O3使晶粒尺寸由1.60μm减小到1.06μm。显著提高了ZnO压敏瓷的电位梯度、降低了漏电流。其中在ZnO-Bi2O3系压敏瓷中掺杂Y2O3,可获得电位梯度约为270 V/mm、漏电流为3μA、压比为1.66的电阻片,在ZnO-PrA6O11系压敏瓷中掺杂Er2O3,电位梯度可提高到416.3 V/mm,漏电流从28.2μA降低到9.8μA。     

掺杂Y2O3对ZnO-Bi2O3系压敏电阻片性能的影响

掺杂Y2O3可显著提高ZnO-Bi2O3系压敏电阻的电位梯度、能量吸收能力等电气性能,但会引起泄漏电流的增加。研究了不同烧成温度下,掺杂0～1.7%(摩尔分数)Y2O3对ZnO-Bi2O3压敏电阻片电气性能的影响。结果表明,在1140℃下,掺杂0.68%(摩尔分数)Y2O3,可获得具有300V/mm的电位梯度和370J/cm3能量吸收能力的高性能电阻片。此外,以FSM为主成分的“F”无机高阻层适宜于高梯度压敏电阻片的侧面绝缘,加速老化系数KCT小于1。     

稀土氧化物对ZnO-Bi_2O_3系压敏陶瓷晶粒分布及电气性能的影响

研究了稀土氧化物Ce2O3、Gd2O3、La2O3、Y2O3对ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷晶粒尺寸和电气性能的影响,结果表明,稀土氧化物可有效地抑制ZnO晶粒的生长,掺杂Ce2O3、Gd2O3、La2O3、Y2O3后,晶粒的主要分布分别为0～18μm、0～14μm、0～11μm、0～16μm;平均晶粒尺寸下降,其中掺杂Gd2O3后晶粒尺寸最小,为6.2μm。ZnO晶粒分布的标准方差明显下降,改善了晶粒尺寸分布的均匀性。掺杂稀土氧化物后,电位梯度显著提高,E1mA达到了427.5V/mm,改善了ZnO压敏陶瓷的电气性能。     

掺杂氧化钇氧化镍对氧化锌电阻片特性的影响

通过掺杂氧化镍、氧化钇,对改善ZnO压敏电阻片电气特性进行了系统研究;分析和讨论了电阻片的电位梯度E、泄漏电流IL、压比Ki、方波、大电流冲击所引起的变化以及老化试验等;掺杂后,不仅提高了电阻片的电位梯度,同时还提高了其能量吸收能力;特别是钇掺杂处于晶界上,抑制晶粒长大,使晶界电压降低,大约为2.2V,是传统电阻片晶界电压的70%。研究获得了电位梯度达260V/mm,方波为800A,能量吸收能力达到300J/cm3的直径为56mm、厚度为9mm的ZnO压敏电阻片。     

两步烧结氧化钪掺杂氧化锌非线性电阻的制备及性能研究

采用两步烧结法制备稀土掺杂的氧化锌基非线性电阻,通过对其显微组织、相结构和电性能的分析,探讨不同含量的Sc₂O₃对氧化锌非线性电阻的影响。结果表明,两部烧结制备出的样品的致密度均高于97%。当Sc₂O₃掺杂量掺杂浓度为0.1%时ZnO非线性电阻的综合电性能最好,电位梯度为958 V/mm,非线性系数为61.2。因此,通过两步法烧结掺杂Sc₂O₃的ZnO非线性电阻可以获得均匀的显微结构和优异的电学性能。     

高电位梯度ZnO压敏电阻大电流冲击下电学性能的研究

通过Y2O3掺杂等工艺手段制备出具有高电位梯度值的ZnO压敏电阻,并进行大电流冲击条件下的电学性能测试。实验结果表明,在掺杂0.08%(摩尔浓度)Y2O3后,试样的电位梯度值达到2 460.5 V/mm,残压比为1.48,最大通流容量达到1 263 A,能量耐受密度达到404.7 J/cm3,具有良好的抵抗大电流冲击的性能。掺杂后的试样晶粒尺寸减小到1.5μm,并且分布比较均匀,细致均匀的微观结构有利于试样电位梯度和大电流冲击下电学性能的提高。     

掺杂纳米级Bi_2O_3对ZnO压敏陶瓷性能的影响

从样品制备,烧结过程,纳米级Bi2O3添加量及电性能测试等方面介绍了掺杂纳米级Bi2O3对生产高热容量、大通流能量ZnO压敏电阻片性能的影响。试验结果表明:采用纳米级Bi2O3(x(Bi2O3)≥0.61%)代替普通Bi2O3,提高了老化及工频耐受性能,使烧成温度降低到1075℃,同时还降低了生产成本;并使电阻片的其它电气性能有所提高或保持原有的水平。     

铌掺杂对Ce-Nb-TiO_2系压敏陶瓷结构与电性能的影响

研究了铌对Ce,Nb掺杂的二氧化钛压敏陶瓷结构和电性能的影响。结果表明,在1 350℃烧结条件下,掺入0.8%Nb2O5的样品具有优良的综合电性能,显示出低的压敏电压(U1mA=7.22V/mm)、高的非线性系数(α=5.76),是一种很有潜力的新型电容-压敏陶瓷材料。铌掺杂主要是Nb5+对Ti4+的掺杂取代,该掺杂存在一饱和值。Nb2O5在不同的掺杂浓度下,存在的形式和位置不同,同时与一些低熔点化合物相如Ce2Ti2(Si2O7)O4等相互作用,使得样品的电性能发生变化。     

热处理对稀土氧化物掺杂ZanO-Bi_2O_3系压敏陶瓷电气性能的影响

掺杂稀土氧化物的大尺寸ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷具有明显的"软心"特征,即电位梯度随试样尺寸的增大而下降,表层电位梯度高于内部。经高温热处理后,"软心"现象得到明显的改善,平均电位梯度提高到360V/mm。结合XRD、XPS和EDS的分析结果,发现热处理后Bi2O3相和CeO2相明显析出,试样内部的O浓度提高,添加剂沿轴向的分布趋于均匀。     

ZnO-Bi_2O_3系压敏陶瓷晶界对残压的影响

ZnO压敏陶瓷残压的高低决定了MOA的保护水平,针对残压的形成机制尚不清楚,测量了传统工艺制备的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷的小电流区、大电流区及部分中电流区的伏安特性,通过对中电流区和大电流区伏安特性的数据拟合发现,中电流区晶界电压降与电流密度之间符合隧道电流导电机制,且当进入大电流区时该晶界击穿电压最终达到一稳定值。计算表明,晶界击穿电压所引起的残压占总残压的90%左右,因此降低残压应主要考虑降低晶界上的击穿电压。     

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。