ZnO-Bi2O3基壓敏電阻低溫?zé)Y(jié)及摻雜改性研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文論文題目論文題目ZnOBi2O3基壓敏電阻基壓敏電阻低溫低溫?zé)Y(jié)及摻雜改性研燒結(jié)及摻雜改性研究作者姓名馬帥馬帥專(zhuān)業(yè)名稱材料學(xué)材料學(xué)指導(dǎo)教師姓名徐志軍徐志軍教授教授學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期20152015年4月分類(lèi)號(hào)TM283單位代碼10447密級(jí)無(wú)研究生學(xué)號(hào)1210180202聊城大學(xué)碩士學(xué)位論文i摘要ZnOBi2O3基壓敏電阻器具有優(yōu)異的壓敏性能，廣泛應(yīng)用于電路的過(guò)壓保護(hù)和浪涌電流吸收等方面，是

2、目前研究最廣泛的壓敏陶瓷體系。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，疊片式壓敏電阻器的應(yīng)用愈加廣泛。為了降低其成本，使用純銀作為內(nèi)電極材料，則需要降低ZnO壓敏陶瓷的燒結(jié)溫度，同時(shí)要求壓敏陶瓷具有優(yōu)良的壓敏性能。本論文通過(guò)添加低熔點(diǎn)燒結(jié)助劑的方法嘗試降低燒結(jié)溫度，并研究了不同元素對(duì)ZnO壓敏電阻的影響。本文主要內(nèi)容包括：1.研究了低熔點(diǎn)燒結(jié)助劑B2O3對(duì)ZnOBi2O3基壓敏電阻燒結(jié)溫度和壓敏性能的影響。結(jié)果表明添加少量的B2O3，可以將ZnO壓敏陶

3、瓷的燒結(jié)溫度降至850℃，并通過(guò)B2O3和Bi2O3生成Bi4B2O9焦綠石相的方式改善ZnO壓敏陶瓷的壓敏性能。在B2O3的添加量為0.5mol%時(shí)，得到非線性系數(shù)為56.8、漏電流為0.3μA、壓敏場(chǎng)強(qiáng)為486Vmm的壓敏電阻。2.研究了不同價(jià)態(tài)Co對(duì)ZnO壓敏電阻的影響。研究發(fā)現(xiàn)Co元素在低溫?zé)Y(jié)時(shí)可以有效的提高壓敏電阻的壓敏性能，并且不同價(jià)態(tài)Co的氧化物對(duì)壓敏性能的提高程度有所不同，其中以Co3O4的促進(jìn)作用最為優(yōu)異。對(duì)其微觀結(jié)

4、構(gòu)特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，Co離子可以擴(kuò)散至ZnO的晶格結(jié)構(gòu)中，最終均勻分布在晶粒和晶界處。氧化鈷的加入改變了晶界區(qū)域的導(dǎo)電特性，提高了陶瓷的壓敏性能，同時(shí)壓敏場(chǎng)強(qiáng)的增大程度很小。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在ZnBiB體系中加入0.6mol%的Co3O4，880℃保溫4h燒結(jié)得到的壓敏電阻的壓敏場(chǎng)強(qiáng)為260Vmm，漏電流為2.8μA，非線性系數(shù)為29。3.選擇SnO2作為添加劑對(duì)ZnOBi2O3Co2O3三元系進(jìn)行摻雜改性研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，Sn元素可以

5、擴(kuò)散至ZnO晶格中，改變ZnO的晶格常數(shù)，并且能有效的減小壓敏電阻的漏電流，同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)SnO2和Bi2O3的摩爾比達(dá)到3:7時(shí)，Bi2O3才會(huì)和SnO2發(fā)生反應(yīng)，生成焦綠石相。4.研究了Cr2O3對(duì)ZnOBi2O3MnO2系壓敏電阻微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著Cr含量的增加，ZnO壓敏陶瓷的第二相發(fā)生連續(xù)變化。當(dāng)Cr2O3的添加量為0.2mol%時(shí)，陶瓷的晶粒尺寸明顯增大，從而大幅度降低陶瓷的壓敏場(chǎng)強(qiáng)，但非線性系數(shù)也同時(shí)