Bi2O3对TiO2系压敏陶瓷性能的影响

采用传统电子陶瓷工艺制作了TiO2系压敏陶瓷。通过测试其I-V特性、复阻抗特性、晶界电阻、晶粒电阻及势垒高度,研究了Bi2O3对TiO2-Bi2O3-Nb2O5-SrO系压敏陶瓷微结构及电性能的影响。结果表明,Bi2O3的适当掺杂范围在0.3%~0.5%(摩尔分数)。其掺杂量的变化,可显著改变TiO2-Bi2O3-Nb2O5-SrO系压敏陶瓷的晶界电阻及势垒高度,进而对压敏陶瓷的电学非线性特性产生影响。当x(Bi2O3)为0.4%时,压敏陶瓷的V1mA与α分别为40V/mm与6.2。     

TiO2压敏陶瓷势垒高度的测定

基于典型的陶瓷工艺制备试样。压敏陶瓷可视为双向导通的二极管,将适用于齐纳二极管的半导体理论应用于TiO2-SrCO3-Bi2O3-SiO2-Ta2O5压敏陶瓷。测量了低压下的电流-电压(I-V)特性,根据lnJs与E1/2关系曲线的拟合直线的的截距得出了TiO2-SrCO3-Bi2O3-SiO2-Ta2O5压敏陶瓷的势垒高度。     

激光冲击处理对ZnO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了多组分Zn O基陶瓷薄膜,利用Nd∶YAG激光器对多组分Zn O基陶瓷薄膜进行了激光冲击处理,研究了激光冲击处理对多组分Zn O基陶瓷薄膜压敏电性能的影响。结果表明,激光冲击处理后,薄膜的晶粒尺寸显著减小,表面更加平整致密。薄膜的压敏电性能得到了不同程度的改善,其中非线性系数的提高幅度最大为65.2%,压敏电压降低幅度最大为38.92%,漏电流密度降低幅度最大为30.51%。薄膜中晶粒细化,晶格畸变加强,晶界处的界面态密度激增,导致薄膜非线性系数激增,从而有效改善了多组分Zn O基陶瓷薄膜的压敏电性能。     

梯度ZnO低压压敏陶瓷的研制

采用材料梯度化设计思路,将传统电子陶瓷工艺的单层装料一次干压成型工序改进为逐层装料一次干压成型工序。沿着实现ZnO压敏陶瓷低压化的主要途径:减小ZnO压敏电阻器瓷片的厚度和增大ZnO平均晶粒尺寸,在烧结温度1 100℃下,制备出电学性能理想的梯度ZnO低压压敏陶瓷。该陶瓷的压敏电压为8 V/mm,非线性系数为19,漏电流为13μA;其克服了瓷片机械强度劣化及能量耐受能力下降的缺陷。该制备工艺简单,为ZnO压敏电阻器的低压化提供了新方案。     

氧化物掺杂ZnO-Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3复合陶瓷的制备及电性能研究

采用固相法制备了氧化物掺杂ZnO-Ba0.8Sr0.2TiO3复合陶瓷,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对其晶相及微观形貌进行了观测;另外,研究了氧化物掺杂对陶瓷介电性能及压敏性能的影响。结果表明,当掺杂摩尔分数为0.50%的Bi2O3和0.50%的Sb2O3时,陶瓷在室温下的εr为36402,tanδ为0.065;在此基础上继续掺入0.25%的MnO和0.35%的Cr2O3,陶瓷的非线性系数α为5.4,漏电流IL为1.5×10–6A/mm2,压敏电压为3.0V。Bi2O3、Sb2O3、MnO和Cr2O3掺杂使ZnO-Ba0.8Sr0.2TiO3复合陶瓷的介电性能和压敏性能同时得到了有效提高。     

Li~+对ZnO压敏陶瓷电性能和能带结构的影响

采用氧化物固相合成法,制备了掺Li2CO3的ZnO压敏陶瓷。研究了掺Li2CO3量对ZnO压敏陶瓷电性能和能带结构的影响。结果表明:当x(Li2CO3)从0增加到0.50%时,压敏电位梯度从529V/mm增大到2170V/mm。XRD测试发现,掺Li2CO3并未出现新相结构。晶界势垒高度揭示,ZnO晶粒尺寸的迅速减小是压敏电位梯度急剧增高的主要原因。Li+置换Zn2+,将会在禁带中价带的顶部形成附加的受主能级,使能带发生畸变。     

355nm紫外激光抛光Al2O3陶瓷工艺的研究

紫外激光抛光Al2O3陶瓷可以有效地降低加工中的热影响区、防止微裂纹的产生。为了得到不同激光工艺参量（激光能量密度、扫描速率、扫描间隔）对Al2O3陶瓷抛光表面粗糙度的影响规律,采用单因素实验方法进行了355nm紫外激光抛光Al2O3陶瓷的工艺实验,获得了最优的工艺参量范围。结果表明,当激光能量密度为6J/cm2、扫描间隔为2μm、扫描速率为60mm/s时,抛光后分别获得了较小的表面粗糙度值。这一结果对获得的低粗糙度、高质量的Al2O3陶瓷抛光表面具有指导意义。     

Na掺杂对ZnO压敏材料电学性能的影响

研究了Na2CO3对ZnO压敏材料电学性能的影响。当掺入的Na2CO3之摩尔分数x从0增加到0.2%时,ZnO压敏材料的击穿电压从209 V/mm增加到934 V/mm,1 kHz时的相对介电常数从1 158降到57。晶界势垒高度测量表明:在实验范围内,Na对势垒高度的影响较小。ZnO晶粒的变小是压敏电压急剧升高和介电常数减小的主要原因。对Na2CO3掺杂量的增加引起ZnO晶粒减小的原因进行了解释。     

La2O3的掺杂对氧化锌压敏陶瓷电性能的影响

采用传统固相法制备稀土氧化物La2O3掺杂的ZnO压敏陶瓷。采用X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和压敏电阻直流参数仪对样品的物相、显微组织及电性能进行分析。结果表明,随着La2O3掺杂量的增加,ZnO压敏陶瓷电位梯度单调递增,非线性系数先增加后减小,而漏电流呈现先减小后增大的变化趋势。综合衡量ZnO压敏电阻的各项性能指标发现,在1 000 ℃烧结温度下,La2O3的质量分数为0.25%时,ZnO压敏电阻的综合性能最好,其电位梯度为532.2 V/mm,非线性系数为41.6,漏电流为3.3 μA。     

Y~(3+)掺杂ZnO压敏陶瓷的微结构和电性能研究

采用两步烧结法制备了Y3+掺杂的(以Y(NO3)3·6H2O形式加入)ZnO压敏陶瓷,通过XRD、SEM和EDX系统研究了Y3+掺杂量对ZnO压敏陶瓷微结构和电性能的影响。结果表明:随着Y3+掺杂量的增加,电位梯度VT和非线性系数α提高,晶粒尺寸减小,施主浓度Nd和晶界态密度Ns降低,势垒宽度ω增大。当掺杂的x[Y(NO3)3·6H2O]为1.2%、烧结温度为1100℃时,ZnO压敏陶瓷电性能最好,其VT为675V/mm,α为63.9,漏电流IL为2.40μA。     

ZnO-Bi2O3-BN-Sb2O3基压敏陶瓷的物相演化及电性能

采用还原-再氧化工艺制备了ZnO-Bi2O3-BN-Sb2O3(ZBBS)基压敏陶瓷,系统研究了不同再氧化温度下ZBBS基压敏陶瓷物相演化与电性能之间的关系。结果表明,再氧化温度低于800℃时,样品非线性特性较差;当再氧化温度升高到850℃时,由于富Bi2O3相的形成,使得压敏陶瓷具备明显的非线性特性,其非线性系数α=39.2,漏电流密度JL=0.07μA/cm2。采用还原-再氧化工艺制备的压敏陶瓷有望应用于贱金属内电极多层片式压敏电阻(MLVs),以降低MLVs生产成本。     

TiO_2掺杂对低压ZnO压敏电阻性能的影响

研究了 Ti O2 掺杂量及制备工艺对 Zn O压敏电阻性能的影响。Ti O2 掺杂超过一定量时 ,压敏场强就不再降低 ,而非线性系数却一直下降 ,漏流迅速增大 ,使性能劣化。因此 ,要控制 Ti O2 掺杂量在适当范围内。粉料煅烧温度和烧成温度的高低也直接影响 Zn O压敏电阻性能。     

Mechanism and Development of TiO_2-Doped ZnO-Bi_2O_3-Based Varistors

This paper reviews the history of ZnO varistor,discribes its properties and recenttechnological status and forecasts its evolution.The future development trend is to produce the low-voltage high-energy multi-layer ZnO varistors.After the two additives are classified by their functions,the effect mechanism of Bi_2O_3 and TiO_2 additives are researched theoretically.TiO_2 will make ZnO graingrow bigger and V_ImA/mm be depressed down.Especially the colloid TiO_2 additive in the scale ofnanometer brings about a new method to realize the low voltage of ZnO varistor,which resolves theproblem of how to disturb nanometer powder evenly.Moreover the sintering temperature has prominenteffect on the electrical properties of ZnO varistors.Generally,the appropriate sintering temperature forlow-voltage ZnO varistor ceramics should not be more than 1 250℃.These provide an effective methodand rationale for studying low-voltage ZnO varistors.     

Mechanism and Development of TiO2-Doped ZnO-Bi2O3-Based Varistors

This paper reviews the history of ZnO varistor, discribes its properties and recent technological status and forecasts its evolution. The future development trend is to produce the low-voltage high-energy multi-layer ZnO varistors. After the two additives are classified by their functions, the effect mechanism of Bi2O3 and TiO2 additives are researched theoretically. TiO2 will make ZnO grain grow bigger and V1mA/mm be depressed down. Especially the colloid TiO2 additive in the scale of nanometer brings about a new method to realize the low voltage of ZnO varistor, which resolves the problem of how to disturb nanometer powder evenly. Moreover the sintering temperature has prominent effect on the electrical properties of ZnO varistors. Generally, the appropriate sintering temperature for low-voltage ZnO varistor ceramics should not be more than 1 250℃. These provide an effective method and rationale for studying low-voltage ZnO varistors.     

二氧化钛压敏电阻势垒高度的测定

按配方TiO2+0.3%(SrCO3+Bi2O3+SiO2)+0.075%Ta2O5,以典型的陶瓷工艺制备样品。通过I-T和I-V测量,将压敏电阻视为双向导通的二极管,应用半导体理论对低压下的I-V数据进行处理,测定了TiO2-SrCO3-Bi2O3-SiO2-Ta2O5压敏陶瓷的势垒高度?b为0.43eV。     

TiO2掺杂对低压ZnO压敏电阻性能的影响

研究了TiO2掺杂量及制备工艺对ZnO压敏电阻性能的影响。TiO2掺压超过一定量时,压敏场强就不再降低,而非线性系数却一直下降,漏流迅速增大,使性能劣化。因此,要控制TiO2掺杂量在适当范围内。粉料煅烧温度和烧成的高低也直接影响ZnO压敏电阻性能。     

提高ZnO压敏电阻器电性能的研究

采用sol-gel法制备了复合纳米添加剂。将其与ZnO,Sb2O3混合,球磨后按传统工艺制备了ZnO压敏电阻器。通过粒度测试,分析了复合纳米添加剂的粒径大小;借SEM分析了电阻器的微观形貌,并测试了电阻器的电性能。结果表明:添加剂的粒径集中在100nm以下,用该添加剂制成的电阻器微观结构更均匀,其8/20μs通流能力达2500A,2ms方波能量耐受能力达46J。