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添加TiO_2的zno压敏电阻的晶粒生长研究

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硅酸盐通报 2004年第6期23卷 103-105页

作者：何忠伟徐政孙丹峰同济大学材料科学与工程学院上海200092 苏州中普电子有限公司苏州215011

电子产品对低压压敏电阻的需求日益增长;添加TiO2可以使zno压敏电阻的晶粒长大,能有效地对压敏电阻进行低压化;实验证明了TiO2晶粒助长的作用,并对新发现的突起物现象进行了分析。

关键词：压敏电阻器 zno压敏电阻 TiO2 晶粒长大生长锥

掺杂物离子半径与zno压敏电阻结构和性能的关系

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掺杂物离子半径与ZnO压敏电阻结构和性能的关系

作者：张诚陕西科技大学

学位级别：硕士

自zno压敏电阻问世以来,由于其具有价格低廉、稳定性好、响应速度快、使用寿命长和对环境友好等优点,得到了各国研究人员的关注。目前,Zn O压敏电阻被广泛用于电子、电力的电路保护中。研究人员常通过掺杂其他离子来提升zno压敏电阻性... 详细信息

自zno压敏电阻问世以来,由于其具有价格低廉、稳定性好、响应速度快、使用寿命长和对环境友好等优点,得到了各国研究人员的关注。目前,Zn O压敏电阻被广泛用于电子、电力的电路保护中。研究人员常通过掺杂其他离子来提升zno压敏电阻性能。本文通过实验研究了YO、VO、ErO掺杂和zno压敏电阻性能之间的关系,通过数理分析得到了掺杂物离子半径和zno压敏电阻性能之间的关系。(1)不同掺杂量的YO对zno压敏电阻性能的影响采用固相烧结法,根据(98.0-x)mol%zno+1.0mol%PrO+0.5mol%CoO+0.5CrO+xmol%YO的摩尔比例制取试样,以此研究YO掺杂量和该Zn-Pr系电阻陶瓷性能的关系。通过实验表面,当YO掺杂量增加时,zno的平均晶粒尺寸和烧结密度呈现不断下降的趋势,击穿场强先下降后上升,非线性系数、损耗角正切表现出“增大-减小-增大”的变化规律,与此相反,漏电流测量数值表现为“减小-增大-减小”的变化规律,相对介电常数单调下降。当掺杂量为1.0mol%时,得到的压敏电阻性能最优,其击穿场强为2843V/cm,非线性系数为42.2,漏电流为1.5μA。(2)不同掺杂量的VO对zno压敏电阻性能的影响采用多元配方,选定(98.0-x)mol%zno+1.0mol%PrO+0.5mol%CoO+0.5mol%CrO+xmol%VO为配方制备样品,研究了VO掺杂量对zno压敏电阻陶瓷微观结构、物相组成、压敏性能以及介电性能的影响。研究表明,随着掺杂VO量增加,zno的平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势,烧结密度一直下降,击穿场强、非线性系数及相对介电常数均呈现先增大后减小的变化趋势,而漏电流、损耗角正切变化均呈现为先减小后增大的变化规律。当掺杂量为1.5mol%时,得到的压敏电阻性能最优,其击穿场强高达1066V/mm,非线性系数为44.5,漏电流仅为0.79μA。(3)不同掺杂量的ErO掺杂浓度对zno压敏电阻性能的影响使用固相烧结法,按照(98.0-x)mol%zno+1.0mol%PrO+0.5mol%CoO+0.5CrO+xmol%ErO制备样品,分析ErO掺杂量和Zn O电阻陶瓷微观结构、压敏性能及介性能的关系。通过实验数据可得,增加ErO掺杂量,使zno的平均晶粒尺寸先增大后减小,而烧结密度却不断上升;击穿场强呈现“增大-减小”的变化,非线性系数及相对介电常数在ErO掺杂量的影响下,其数值先变大后减小,而漏电流和损耗角正切的测量值却先减小后增大。当掺杂量为2.0mol%,压敏电阻性能最优,其击穿场强为2576V/cm,非线性系数为29.7,漏电流为20.9μA。(4)研究了掺杂物离子半径与zno压敏电阻结构和性能的关系研究了掺杂离子半径和zno压敏电阻的最大击穿场强、晶界击穿电压稳定性、最大非线性系数之间的关系。利用软件拟合得到掺杂物离子半径和Zn O压敏陶瓷最大击穿场强、平均晶界击穿电压稳定性、最大非线性系数之间的关系曲线,并给出了拟合方程,结合固溶体形成机理和能量最低原理方面的理论知识,给出了理论说明。

关键词： zno压敏电阻掺杂离子半径

高压zno压敏电阻耐大电流冲击及老化性能研究

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高压ZnO压敏电阻耐大电流冲击及老化性能研究

作者：王亚萍华中科技大学

学位级别：硕士

超高压直流输电具有长距离、高电压、经济环保、占地小等优点,是二十一世纪理想的高效率绿色输电方式,而zno避雷器则是实现直流输电网和供电系统可靠运行的保证。zno压敏电阻是避雷器中最关键的部分,长久以来人们对其研究重点围绕在提... 详细信息

超高压直流输电具有长距离、高电压、经济环保、占地小等优点,是二十一世纪理想的高效率绿色输电方式,而zno避雷器则是实现直流输电网和供电系统可靠运行的保证。zno压敏电阻是避雷器中最关键的部分,长久以来人们对其研究重点围绕在提高电位梯度等方面,较少的关注大电流冲击性能和直流老化性能。因此,在保证zno压敏电阻优异的压敏电性能的基础上,提高大电流冲击能力和直流负荷下耐老化性能是本文的主要目的。首先,本文采用两步烧结(TSS)来减小晶粒尺寸,进而提高电位梯度E1mA,改善压敏电性能。通过设计不同的TSS工艺,研究了不同的t1,T2,t2对电阻电性能的影响。结果表明:当第一步烧结温度T1=1180℃,第一步保温时间t1=10 min,第二步烧结温度T2=850℃,第二步保温时间t2=5 h时可得最佳电性能参数。此时E1mA=4221V/cm,非线性系数α=93.3,漏电流IL=0.24μA,残压比K5KA=2.34,压敏电位梯度变化率ΔE1mA(%)=-9.2%。其次,基于掺杂少量的高价态且离子半径接近Zn离子的物质作为施主离子可以提高晶粒电导率,进而降低残压比,提高大电流冲击能力,本文提出了Zn粉掺杂,研究了不同的Zn粉掺杂量对大电流冲击性能的影响。实验结果表明:Zn粉对电阻的d有减小的作用,但会提高中间相的含量。当Zn粉的掺杂量为3 mol%时,陶瓷在4000-6000A大电流冲击下的残压比和冲击之后的压敏电位梯度变化率均小于未掺杂样品,这与Zn粉进入到晶粒内部提供自由电子有关。冲击电流为6000 A时,掺杂3 mol%Zn粉的陶瓷样品的残压比K6KA=2.40,压敏电位梯度变化率ΔE1mA(%)=-6.81%。此外,探讨了样品在多次大电流作用下的击穿现象,表明电极边缘的熔洞结构是多次大电流冲击下样品失效的根本原因。最后,针对降低晶粒内的填隙iZn?浓度能够提高电阻在直流负荷下耐老化性能,本文采用在zno晶格中引入两性掺杂剂Na。实验结果表明:当加入0.06 mol%的Na2CO3时,通过SEM分析,样品微观结构最均匀,平均晶粒尺寸为6.9μm,致密度达到94.1%。因Na离子既可以占据晶格位置阻止填隙Zn离子的生成,也可以占据间隙位置阻止填隙Zn离子的迁移,进而有效地提高Zn O压敏电阻的直流老化特性。所以在0.9V1mA/125℃/8 h的老化条件下,样品有最小的老化系数(KT=4)、最小的压敏电位梯度变化率(ΔE1mA(%)=-0.54)及最小的漏电流变化率。此外因热处理对氧离子、锌离子等粒子扩散和迁移的影响,对掺杂0.06 mol%的样品进行热处理,结果表明在900℃进行热处理时老化性能最优,此时KT=3.3(0.9V1mA/125℃/8 h),ΔE1mA(%)=-0.5(0.9V1mA/125℃/8 h)。

关键词： zno压敏电阻高电位梯度耐大电流冲击老化特性

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高电压梯度大通流能力zno压敏电阻的研究

高电压梯度大通流能力ZnO压敏电阻的研究

作者：安晓妮西安电子科技大学

学位级别：硕士

zno压敏电阻器因其优良的非线性伏安特性和瞬态浪涌电流吸收能力而在电力、电子领域得到了广泛应用。如何在提高zno压敏陶瓷的压敏电压梯度的同时也提高大电流通流能力始终是一大难题。本论文旨在保证其他各项电性能优良的基础上,研究... 详细信息

zno压敏电阻器因其优良的非线性伏安特性和瞬态浪涌电流吸收能力而在电力、电子领域得到了广泛应用。如何在提高zno压敏陶瓷的压敏电压梯度的同时也提高大电流通流能力始终是一大难题。本论文旨在保证其他各项电性能优良的基础上,研究制备高压敏电压梯度、大通流能力的zno压敏元件。利用固相法和溶胶-凝胶法在其它条件相同的情况下分别制备zno压敏电阻样品,研究了配方和工艺对zno压敏电阻器的微观结构和各项电性能的影响。首先采用传统的固相法分别制备了Bi2O3、SnO2以及Sb203掺杂的三个系列的zno压敏电阻样品,用扫描电镜分析了元件内部的微观结构,测试了不同摩尔含量的Bi2O3、SnO2和Sb203掺杂的zno基压敏电阻的压敏电压梯度、非线性系数和漏电流,并计算了残压比和压敏电压变化率,讨论了三种添加剂的含量对zno压敏电阻器的微结构和电性能的影响。实验结果表明：随着Bi203掺杂量的递增,zno压敏电阻器的压敏电压梯度和非线性系数先增加后减小,漏电流则先减小后增加,当Bi203添加量为0.310 mo1%时,样品的整体电性能最好：压敏电压梯度VlmA=435V/ mm,非线性系数αα=42,漏电流IL=3μA,残压比K=1.96,在耐受8/20,μs脉冲电流后压敏电压变化率△VlmA/VlmA=4.89%;随着Sn02含量的减少,zno压敏电阻器的压敏电压梯度和非线性系数都逐渐降低,漏电流逐渐增大,当Sn02掺杂量为0.574mo1%时,样品的综合电性能最好：压敏电压梯度VlmA=408V/mm,非线性系数α=34,漏电流IL=5μA,残压比K=2.02,在耐受8/20,us脉冲电流后压敏电压变化率△VlmA/VlmA=9.13%;随着Sb203掺杂量的递增,zno压敏电阻器的压敏电压梯度和非线性系数先减小后增加,漏电流则先增加后减小,当Sb203掺杂量为0.572 mo1%时,样品的综合电性能最好：压敏电压梯度VlmA=420V/mm,非线性系数αα=38,漏电流IL=3μA,残压比K=2.01,在耐受8/20μs脉冲电流后压敏电压变化率△VlmA/VlmA=7.58%。接着将Sol-Gel法制备的Mn2O3、NiO、Bi2O3、Co3O4多元氧化物粉体和Mn2O3、 NiO、Bi2O3、Co3O4、SnO2多元氧化物粉体分别引入到zno压敏元件的制备工艺中：首先制备出Mn、Ni、Bi、Co(和Sn)四(五)种金属的氧化物复合粉体,再与其他几种氧化物添加剂和主料zno混合,在合适的条件下制备出了厚度为1.0mm左右,直径为8.8 mm左右的压敏电阻片,并对其微结构和电性能进行了测试、表征分析。与用传统的固相法制成的压敏电阻片进行对比表明,Sol-Gel法制成的元件内部粒度分布范围窄,添加剂元素分布均匀。其电性能较固相法也有了很大改善：Sol-Gel法制备的样品的压敏电压梯度和非线性系数大于传统试样,漏电流小于传统试样,8/20μs通流能力也得到了改善。当把Mn2O3、NiO、Bi2O3、Co3O、SnO2多元氧化物粉体引入zno压敏电阻的制备工艺时,得到的压敏电阻器的综合电性能最好,这时压敏电压梯度VlmA=516V/mm,非线性系数α=43,漏电流IL=2μA,残压比K=1.78,在耐受8/20μs脉冲电流后压敏电压变化率△VlmA/VlmA=4.41%。

关键词： zno压敏电阻多元粉体 Sol-Gel法大电流通流能力

基于全能量法zno压敏电阻能量配合的分析

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电器与能效管理技术 2015年第5期 1-7页

作者：李祥超陈嵘徐陈璞阳周中山陈则煌刘艳南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

分析了雷电波在传输线中传输及zno压敏电阻级间串联电感的理论。通过改变试验中级间连接导线的长度,改变相应的分布电感,退耦元件采用与分布电感等值的空心电感和磁芯电感,进行了zno压敏电阻能量配合试验。研究为zno压敏电阻的能量配合... 详细信息

分析了雷电波在传输线中传输及zno压敏电阻级间串联电感的理论。通过改变试验中级间连接导线的长度,改变相应的分布电感,退耦元件采用与分布电感等值的空心电感和磁芯电感,进行了zno压敏电阻能量配合试验。研究为zno压敏电阻的能量配合提供了参考依据,在实际应用中具有一定的参考价值。

关键词： zno压敏电阻能量配合通流量残压磁饱和

高能球磨对Pr_6O_(11)和Y_2O_3掺杂zno压敏电阻微观结构和电学性能的影响

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中国陶瓷工业 2010年第4期17卷 14-18页

作者：齐国权朱建锋毛海波王芬陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021

利用高能球磨法制备Pr6O11、Y2O3掺杂zno压敏电阻,并对球磨时间对微观结构、物相组成及电学性能的影响进行了研究和分析。高能球磨有利于微观组织的均匀化和晶粒的细化,从而提高了电学性能。当球磨时间从0到10 h时,烧结后的zno晶粒尺寸... 详细信息

利用高能球磨法制备Pr6O11、Y2O3掺杂zno压敏电阻,并对球磨时间对微观结构、物相组成及电学性能的影响进行了研究和分析。高能球磨有利于微观组织的均匀化和晶粒的细化,从而提高了电学性能。当球磨时间从0到10 h时,烧结后的zno晶粒尺寸变化从8.7到4.0μm,坯体烧结密度变化从5.40到5.62 g/cm3。最佳的制备工艺为球磨时间为7.5 h,烧结温度为1100℃,其对应的电学性能分别为:电位梯度(V1mA)是542 V/mm,漏电流(IL)是2.88μA,非线性系数(α)是47。

关键词：高能球磨 zno压敏电阻微观结构电学性能

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纳米TiO_对zno压敏电阻的影响

南方金属 2003年第2期 20-22,42页

作者：刘大良李景洪周水明广东省钢铁研究所广东广州510640

制作低压zno压敏电阻的一般方法是掺入TiO2作为晶粒助长剂.TiO2的加入可降低压敏电压和非线性系数,增加漏流,这是由于晶粒发育不均所至.而掺入纳米TiO2的zno压敏电阻晶粒生长较为均匀,非线性系数和静电容量增大,烧结温度下降.

关键词：纳米TiO2 zno压敏电阻晶粒助长剂压敏电压非线性系数掺杂

雷电阻尼振荡波冲击下zno压敏电阻性能的分析

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电器与能效管理技术 2015年第12期 1-5页

作者：李祥超杨悠蔡露进南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

针对雷电阻尼振荡波冲击下Zn O压敏电阻性能的问题,通过对Zn O压敏电阻的理论分析,利用理论与试验相结合的方法,采用雷电阻尼振荡波对Zn O压敏电阻进行冲击试验,分析其吸收的能量、残压、内阻随雷电阻尼振荡波输出的冲击电压的变化规律... 详细信息

针对雷电阻尼振荡波冲击下Zn O压敏电阻性能的问题,通过对Zn O压敏电阻的理论分析,利用理论与试验相结合的方法,采用雷电阻尼振荡波对Zn O压敏电阻进行冲击试验,分析其吸收的能量、残压、内阻随雷电阻尼振荡波输出的冲击电压的变化规律。这为Zn O压敏电阻在实际防雷的应用提供一定的参考。

关键词：雷电阻尼振荡波 zno压敏电阻残压能量内阻

银粉的表面形态对zno压敏电阻片通流能力的影响

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船电技术 2015年第4期35卷 35-37,41页

作者：李代颖张宏亮程耿陈学通武汉船用电力推进装置研究所武汉430064

研究了在中温烧结条件下银粉的形态及物理化学参数对Zn O压敏电阻片通流容量的影响。结果显示,银粉的比表面积大小对银电极的烧结致密程度有较大的影响。采用高比表面积(8.61 m2/g)的超细银粉制成的银浆在540℃条件下烧结后银膜致密平整... 详细信息

研究了在中温烧结条件下银粉的形态及物理化学参数对Zn O压敏电阻片通流容量的影响。结果显示,银粉的比表面积大小对银电极的烧结致密程度有较大的影响。采用高比表面积(8.61 m2/g)的超细银粉制成的银浆在540℃条件下烧结后银膜致密平整,银电极机械性能良好,最终封装组成的Zn O压敏电阻具有较好的通流能力。

关键词：银粉比表面积低温烧结 zno压敏电阻通流容量