SiO2掺杂浓度对ZnO压敏陶瓷结构与性能的影响

摘要

以(96.0-x)ZnO-2.0Pr6O11-0.5Sb2O3-0.5Co2O3-0.5Cr2O3-0.5Y2O3-xSiO2为配方制备压敏电阻陶瓷,其中比例均为物质的量比,x分别为0.0%、0.8%、1.6%、2.4%。研究了SiO2的掺杂浓度对该体系压敏电阻陶瓷微观结构和电学性能的影响。研究表明,压敏电阻陶瓷的主晶相为六方纤锌矿型结构,同时还含有SbYO3、ZnCr2O4、ZnCo2O4、Zn7SbO12、Zn2SiO4和Pr2O3等晶相。随着SiO2掺杂浓度的增大,ZnO压敏陶瓷的三个强衍射峰逐渐向低角度方向偏移,平均晶粒尺寸先减小后增大。当掺杂浓度为1.6%时,平均晶粒尺寸达到最小值(1.5μm),击穿场强E1mA达到最大值(385.6V/mm),非线性系数α达到最大值(84.2),漏电流IL达到最小值(1.1μA)。通过分析烧结机理、固溶体形成机理以及能量最低原理,本工作对以上现象进行了理论解释。