SnO2-Zn2SnO4系压敏电阻电学性质的研究

摘要

1969年Matsuoka发现ZnO压敏陶瓷材料以后，ZnO压敏材料开始受到人们广泛和深入的研究。20世纪80年代的中后期，ZnO压敏材料的理论研究和开发应用已经非常成熟。由于ZnO压敏材料的多相结构，其老化以及温度稳定性问题一直难以解决。因此，科研工作者们一方面不断提高ZnO的性能，另一方面也不断寻找新的压敏材料。例如：贝尔实验室的Rhodes和Yan在1982年发现了TiO2压敏陶瓷材料；Trontelj和Makarov在1994年发现了有电学非线性特性的WO3压敏材料。后来的研究证明，TiO2和WO3压敏材料的压敏电场均较小，可以作为低压压敏材料使用。其中，WO3的电学性能较不稳定，这归因于其常温下的多相结构；1995年S.A.Pianaro等人首次发现，SnO2陶瓷材料经过少量Co和Nb的掺杂具有单相结构和有较好致密性。SnO2陶瓷材料具有的较高的电学非线性性质，吸引我们对它进行进一步的研究。
　　本论文第一章首先对压敏电阻的理论发展以及性能参数作了概括论述。压敏电阻的电学非线性关系是其最重要的电学性质，压敏电阻的非线性性能与其非线性系数成正比。压敏电压也是压敏电阻的一个重要参数，其决定了压敏电阻的应用范围。除此之外，压敏电阻还有如介电常数、漏电流等重要参数。对于压敏电阻的电学非线性的解释，人们普遍接受的是 Pike等人提出的与实验结果非常一致的晶界缺陷势垒模型。
　　本论文第二章研究了 Nb掺杂对SnO2-Zn2SnO4系压敏材料电学性质的影响，当Nb2O5的含量从0.05mol％增加到0.8mol%时，压敏电阻的压敏电压从28V/mm增加到530V/mm；对晶界势垒高度的分析表明，晶粒尺寸的迅速减小是样品压敏电压增高、电阻率增大的主要原因。同时，对Nb含量增加引起晶粒减小的原因进行了解释。
　　本论文第三章研究了Cr2O3掺杂对SnO2-Zn2SnO4系压敏陶瓷电学性质的影响。当Cr2O3的含量从0.03mol%增加到0.06mol%时，压敏电阻的压敏电压从298V/mm增加到335V/mm然后又减少到278V/mm。随着温度的升高，样品的介电常数出现峰值。所有样品的势垒高度均为0.8eV左右，这表明，晶粒尺寸的变化以及Cr2O3在样品中存在的形态是影响 SnO2-Zn2SnO4系压敏陶瓷电学性质的主要原因。

目录

符号表

第1章 压敏电阻的概述

1.1概述

1.2压敏电阻的电学特性

1.3压敏电阻的性能参数

1.4压敏电阻材料的微观结构

1.5压敏电阻的理论模型

1.6压敏电阻的应用

1.7压敏电阻的制备

第2章 Nb2O5掺杂对SnO2-Zn2SnO4电学性质的影响

2.1 前言

2.2实验

2.3结果与分析

2.4结论

第3章 Cr2O3掺杂对SnO2-Zn2SnO4电学性质的影响

3.1前言

3.2实验

3.3结果与分析

3.4结论

结论与后期实验

参考文献

缩略语词汇表

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果