SnO2壓敏電阻的制備及其性能的研究.pdf

1、SnO2壓敏陶瓷是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種新型壓敏陶瓷材料。跟多相的ZnO壓敏陶瓷相比，SnO2壓敏陶瓷具有相對(duì)單一的晶相結(jié)構(gòu)，理論上應(yīng)具有較大的通流面積。而其熱導(dǎo)率大、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)使得在承受過(guò)大脈沖電流而失效時(shí)不會(huì)像ZnO壓敏元件那樣發(fā)生爆炸或穿孔破壞。此外，SnO2壓敏陶瓷還具有較小的晶粒尺寸，這也是其具有較高電位梯度的原因之一。但就目前來(lái)說(shuō)，SnO2壓敏陶瓷的電學(xué)性能與ZnO壓敏陶瓷相比還有一定差距，仍處于從研發(fā)到生產(chǎn)的過(guò)度階

2、段，因此有待于進(jìn)一步的改善。本文主要是在前人的研究基礎(chǔ)上選取報(bào)道中較好的體系作為基礎(chǔ)體系，對(duì)制備工藝進(jìn)行了改進(jìn)，并詳細(xì)探討了不同氧化物摻雜對(duì)SnO2壓敏電阻陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)以及電學(xué)性能的影響。
　　首先本文對(duì)其基礎(chǔ)體系SnO2-Co2O3-Nb2O5-Cr2O3進(jìn)行了探索研究，詳細(xì)分析了基礎(chǔ)體系中Cr2O3的含量對(duì)SnO2壓敏電阻的影響，確定了Cr2O3的較優(yōu)含量為0.05mol％，得到基礎(chǔ)體系的較優(yōu)配方:99.15mol％SnO2

3、+0.75mol％Co2O3+0.05mol％Nb2O5+0.05mol％Cr2O3。并對(duì)SnO2壓敏電阻的制備工藝進(jìn)行了改善，通過(guò)對(duì)造粒工藝以及成型工藝的探討，確定了粘結(jié)劑PVA的較優(yōu)含量為0.8wt％，以及較優(yōu)成型壓力為2.5MPa。研究發(fā)現(xiàn)，Cr的摻雜能夠極大的提高SnO2壓敏電阻陶瓷的非線性性能，不同燒結(jié)溫度下所得SnO2壓敏電阻陶瓷樣品的電學(xué)性能也有很大差別，當(dāng)燒結(jié)溫度為1300℃且Cr2O3含量為0.05mol％時(shí)，所得的致

4、密度達(dá)到理論密度的94.8％，其非線性系數(shù)最高達(dá)到27，提高了3倍，漏電流密度也降到了9μA/cm2。
　　其次在基礎(chǔ)體系的基礎(chǔ)上添加不同氧化物。通過(guò)添加不同比例的CuO，控制燒結(jié)溫度，研究了CuO對(duì)SnO2壓敏電阻陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。研究表明，CuO的添加促進(jìn)了SnO2晶粒的增長(zhǎng)降低了SnO2壓敏電阻的壓敏電壓。在燒結(jié)溫度為1300℃下，CuO含量為0.2mol％時(shí)非線性系數(shù)的值最大為31，此時(shí)漏電流最小為2μA/c

5、m2。此外，通過(guò)相同的研究方法研究了MgO的添加對(duì)SnO2壓敏電阻陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)MgO的添加對(duì)SnO2壓敏電阻的非線性系數(shù)的影響不顯著。但是對(duì)SnO2晶粒尺寸的影響較大，隨著MgO的添加量提高2.0％mol時(shí)，樣品的壓敏電壓從174V/mm增至531V/mm。在燒結(jié)溫度為1350℃下，所得樣品的最高非線性系數(shù)為28，漏電流密度最小為7μA/cm2。其綜合性能沒(méi)有添加CuO的SnO2壓敏電阻的綜合性能好。這是因?yàn)?/p>