压敏陶瓷是一类具有压敏特性的功能陶瓷材料。它们的电阻值会随着外加电压的变化而发生显著的改变,因此被广泛应用于过压保护、静电防护、电压调节等领域。 压敏陶瓷的主要成分包括二价金属氧化物和一价金属氧化物,例如 ZnO、TiO2、SnO2 等。这些材料具有半导体性质,在外加电压的作用下,它们的电阻值会随着晶界势垒的变化而发生显著的改变。当电压低于某个阈值时,压敏陶瓷的电阻值很高,几乎为无穷大;而当电压超过这个阈值时,电阻值会急剧下降,从而实现对电路的过压保护。
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在ZnO-Bi2O3基压敏陶瓷材料中掺入适量B4C,成功在840 ℃温度下烧结成致密陶瓷。实验研究发现,B4C的助烧作用归因于B4C在烧结升温过程中分解,生成了氧化硼,而氧化硼是良好的烧结助剂。B4C在500℃以下化学性质稳定,添加B4C作为硼源可以避免添加氧化硼、硼酸等硼源对压敏陶瓷材料制备过程的不利影响。
两步烧结有利于获得小晶粒、高电位梯度的氧化锌压敏陶瓷,但其两步的温度分别对氧化锌压敏陶瓷烧结过程的影响尚不清楚。本文采用两步法在不同温度下烧结ZnO压敏陶瓷,分析不同温度对氧化锌陶瓷的微观结构与电学性能的影响。
采用传统固相法制备稀土氧化物Gd2O3掺杂的ZnO压敏陶瓷。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和压敏电阻直流参数仪对样品的物相、显微组织及电性能进行分析。结果表明:随着Gd2O3掺杂量的增加,ZnO压敏陶瓷电位梯度单调递增,非线性系数先增加后减小,而漏电流呈现先减小后增大的变化趋势。
为了研究ZnO压敏陶瓷在2ms方波作用下的老化规律及自增强现象,采用传统陶瓷制备工艺,制备了有缺陷的ZnO压敏陶瓷,分析老化规律。结果表明:在2ms方波冲击老化过程中,ZnO压敏陶瓷存在自增强现象,改善了电流的在压敏陶瓷上的分布,增加了冲击寿命。
采用固相反应法制备了C3N4掺杂的氧化锌基压敏陶瓷。研究了C3N4掺杂对氧化锌基压敏陶瓷的相成分、显微结构、介电频谱、小电流性能和通流能力的影响。实验发现,C3N4掺杂在氧化锌晶粒长大过程中起抑制作用,随着C3N4掺杂量的提升,氧化锌基压敏陶瓷的压敏电压梯度与非线性系数一并提高。
中国电子学会敏感技术分会电压敏专业学部成立 20 年来,电压敏陶瓷技术在新型压敏陶瓷研发、原材料制备、基础综合研究、工艺设备研究、检测设备研制、应用技术研究、技术标准制定等方面取得了很大进展,促进了学科的发展和技术进步。
本文研究了 Sb2O3、TiO2、Co3O4、Cr2O3、Ni2O3 和 MnO 掺杂对 SnO2 压敏陶瓷材料微观结构和电性能的影响。实验发现,TiO2 和 Co3O4 是促进 SnO2 陶瓷致密化烧结的有效添加剂,根据 XRD 图谱分析发现,Co3O4 与 SnO2 反应形成了 Co2SnO4 晶相,而 TiO2 则固溶于 SnO2 晶相;Sb 元素的引入能够促进 SnO2 晶粒的半导化;复合
本文综述了氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展,分析了粉体特性对压敏电阻微观结构和电性能的影响以及粉体制备中存在的问题。对粉体的制备方法和应用前景进行了展望,指出化学法合成复合粉体和纳米粉体是压敏陶瓷粉体的两个主要发展趋势。