YO掺杂对氧化锌压敏电阻电性能和微结构的影响

摘要

Zn0压敏电阻由于具有优良的非线性特性、大的浪涌吸收能力以及较高的工作稳定性而在电子、电力领域得到了广泛应用。制备高电位梯度的ZnO压敏电阻是近期压敏电阻的研究热点和未来主要发展方向。论文系统地研究了掺杂稀土氧化物Y2O3的ZnO压敏电阻的电性能和微观结构，采用高能球磨和低温烧结的工艺，在800℃烧结时，制备出电位梯度高达2197V/mm的压敏电阻。 首先研究了高能球磨制备未掺杂Y2O3氧化锌压敏电阻的工艺条件和电特性，筛选和优化了球磨时间参数和烧结工艺。研究发现高能球磨5h即可制备纯度比较高(Fe元素的污染度为0.78wt％)、晶粒尺寸为43nm、平均粒径为0.605μm的原料粉体，为开发出晶粒均匀、电位梯度较高的压敏电阻提供了可能；最佳烧结温度1000℃比一般的固相法烧结温度降低了100℃-300℃，节省了生产成本。 在配方不变的情况下，对Bi2O3与Sb2O3进行预处理。采用球磨12h制备出纳米级Bi2O3与Sb2O3，掺杂后的样品在1000℃烧结后，漏电流3.0μA，电位梯度1516V/mm，非线性系数22；化学共沉淀法制备的β-Bi2O3与Sb2O3，掺杂后的样品在1000℃烧结后，漏电流9.13μA，电位梯度1696V/mm，非线性系数18.7。 掺杂Y2O3后，采用高能球磨5小时及800℃低温烧结技术，制备了电位梯度达1934-2197V/mm、α为20.8-21.8、IL为0.59-1.04μA及密度为5.46-5.57g/cm3的ZnO压敏电阻陶瓷。XRD谱中，可以发现掺杂Y2O3的压敏电阻陶瓷在800℃烧结时，组织出现四种晶相，即ZnO、γ-Bi2O3、Zn2.33Sb0.67O4及Y2O3相。波谱分析表明，压敏电阻陶瓷的微观结构中，Zn元素的分布主要集中在ZnO晶粒及Zn2.33Sb0.67O4尖晶石相中。Bi元素分布主要在ZnO晶间的富铋相中。Sb元素主要分布在尖晶石相Zn2.33Sb0.67O4中。Y元素主要分布在富铋相周围。有少量尖晶石相中的Zn元素偏低，而Sb元素偏高。对压敏电阻陶瓷晶界的势垒高度ψB、势垒宽度ω、施主浓度Nd及界面态密度Ns计算表明，Y2O3起到受主的作用。

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及学位论文使用授权声明

第一章绪论

第二章研究内容和研究方法

第三章未掺杂Y2O3的压敏电阻的高能球磨制备及其性能

第四章掺杂Y2O3的压敏电阻的电气性能和微结构

第六章结论

攻读硕士学位期间发表的论文及申请专利

参考文献

致谢