氧化物掺杂ZnO-Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3复合陶瓷的制备及电性能研究

采用固相法制备了氧化物掺杂ZnO-Ba0.8Sr0.2TiO3复合陶瓷,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对其晶相及微观形貌进行了观测;另外,研究了氧化物掺杂对陶瓷介电性能及压敏性能的影响。结果表明,当掺杂摩尔分数为0.50%的Bi2O3和0.50%的Sb2O3时,陶瓷在室温下的εr为36402,tanδ为0.065;在此基础上继续掺入0.25%的MnO和0.35%的Cr2O3,陶瓷的非线性系数α为5.4,漏电流IL为1.5×10–6A/mm2,压敏电压为3.0V。Bi2O3、Sb2O3、MnO和Cr2O3掺杂使ZnO-Ba0.8Sr0.2TiO3复合陶瓷的介电性能和压敏性能同时得到了有效提高。     

(La,Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷中第二相的研究

研究了(La,Nb)掺杂TiO2压敏陶瓷中第二相的转变及其对压敏性能的影响。采用实验方法研究了La2O3和Nb2O5的掺杂量及烧结温度对TiO2压敏陶瓷的压敏电压和非线性系数的影响。采用SEM、EPMA和XRD测试了TiO2陶瓷的显微结构、化学组成和物相。研究结果表明,(La,Nb)掺杂TiO2压敏陶瓷中存在第二相,随着烧结温度的增加,第二相会从LaNbO4向LaNbTiO6转变。根据La2O3-TiO2、La2O3-Nb2O5和Nb2O5-TiO2的二元相图,绘出了La2O3-Nb2O5-TiO2三元相图,在三元相图基础上初步估算了在不同烧结温度TiO2压敏陶瓷中第二相的相对含量。第二相LaNbTiO6的析出,导致钛空位(V″Ti″)浓度增大,而使压敏电压和非线性系数增加。     

SnO2压敏陶瓷掺杂MnO2的制备和性能研究

采用MnO2部分替代ZnO的方法固相烧结制备了SnO2-ZnO Ta2O5基压敏陶瓷。研究了Zn,Mn共同掺杂对SnO2微观结构和电学性能的影响,发现少量Mn的替代掺杂可以改善SnO2压敏陶瓷的非线性并显著提高其电压梯度。当MnO2的摩尔分数为0.25%时,样品的非线性达到了21.37,电压梯度为422 V/mm,泄漏电流为72.12 μA/cm2。造成这种变化的主要原因是Mn补充了SnO2晶格中ZnO原有的不溶部分,通过固溶反应产生了受主缺陷离子Mn″Sn,增大了受主浓度,促进了势垒的形成。同时,Mn在SnO2晶格中的溶解度较低,容易在晶界层析出,阻碍晶粒生长,增加了电压梯度。     

Co、Mn的掺杂形式对低压氧化锌压敏陶瓷电性能的影响

研究了Co、Mn的不同掺杂形式对低压ZnO压敏电阻显微结构和电性能的影响。发现以Co(NO3 ) 2 、Mn (NO3 ) 2 溶液代替CoO、MnO2 掺杂 ,可以降低压敏电压 ,增大非线性系数。这主要与钴的高价态有关 ,利于压敏电阻的低压化。     

Cr、Co、Mn磁性对ZnO压敏特性影响的机理研究

研究了不同浓度Cr、Co和Mn的掺杂对ZnO-PbO-B2O3陶瓷压敏特性的影响.实验表明,ZnO平均晶粒尺寸随各元素掺杂量增加而逐渐变大,压敏电压也随之升高,非线性系数随各元素掺杂量增加而先增大后减小,漏电流先减小后增大.分析认为,过渡族金属元素掺杂对ZnO压敏材料电性能的影响不仅与电子的能级有关,与其自旋特性也紧密相连.ZnO中掺杂的Cr、Mn、Co元素随机取代其中的部分Zn原子后,Cr2+、Mn2+、Co2+在ZnO中产生局域磁矩,会对与其取向不同的自旋电子产生强的散射,这样可增大ZnO陶瓷电阻率和提高其非线性特性.     

La_2O_3掺杂对TiO_2系压敏陶瓷结构和性能的影响

采用传统的固相法制备了La2O3掺杂的TiO2系压敏陶瓷,通过XRD和SEM分析,测试其结构及压敏性能、介电常数和晶界势垒特性。结果表明:La2O3掺杂对所获陶瓷的结构和性能有显著的影响,在1380℃烧结条件下,掺杂x(La2O3)为0.70%的陶瓷表现出优良的综合电性能,其压敏电压为7.6V/mm,非线性系数为5.2,相对介电常数εr为9.96×104,介电损耗tanδ为0.32,这与该陶瓷具有最高的晶界势垒高度相一致。     

掺硅对二氧化钛压敏电阻性能的影响

采取通用的陶瓷工艺,按配方(摩尔分数)TiO2+0.3%(BaCO3+Bi2O3)+0.075%Ta2O5+x%SiO2,其中x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,制备试样。经过R-f,C-f和I-V测量,研究了SiO2对(Ba,Bi,Si,Ta)掺杂的TiO2基压敏陶瓷的压敏特性、电容特性及晶粒半导化的影响。结果表明:当x=0.3时,压敏电压最低(E10mA为8V.mm–1),电容量最大(C为30pF,1kHz)及晶粒电阻最小(1.4?)。     

Bi4Ti3O12掺杂对低压ZnO压敏电阻性能的影响

Bi4Ti3O12在低压氧化锌压敏电阻器的烧结过程中起着重要作用。通过使用扫描电子显微镜(SEM)研究了添加Bi4Ti3O12粉体的陶瓷烧结过程。结果表明,使用纳米Bi4Ti3O12粉体的压敏电阻所获得的电压梯度更低,Zn2TiO4相的形态和分布影响压敏电压的分散性。     

MnCO_3掺杂对SnO_2·Ni_2O_3·Nb_2O_5压敏材料性能的影响

研究并分析了 Ni3+ 掺杂和 Co2 + 掺杂对 Sn O2 压敏电阻致密度和电学非线性性能的影响。研究了掺Mn2 +对 Sn O2 · Ni2 O3· Nb2 O5压敏材料性能的影响。发现 x(Mn CO3)为 0 .10 %时 ,压敏电阻具有最高的视在电场(EB=6 86 .89V/ m m)和最好的电学非线性性能 (α=12 .9)。样品的收缩率和致密度变化趋势不一致 ,这是因为样品的致密度是由收缩率和 Mn CO3的挥发量两因素共同决定的     

大通流高电压高α值ZnO压敏电阻器

研究了 Zn O压敏电阻器的通流量、非线性系数α值及压敏电压与粉料粒径和 Sb2 O3含量的关系。研究结果表明 ,适当添加 Sb2 O3,将粉料超细粉碎 ,可以制成通流量 4× 10 3A/ cm2、α值 110、压敏电压 380 V/ mm的 Zn O压敏电阻器。     

SrTiO_3系多功能陶瓷一次烧成中的掺杂行为

采用一次烧成法制备了ＳｒＴｉＯ３系多功能陶瓷，测试了样品的介电性能和压敏性能，分析了施主杂质和受主杂质的掺杂行为。研究结果表明，受主杂质Ａｇ＋、Ｎｉ２＋掺杂的样品均具有优良的介电性能和压敏性能，烧结气氛对施主杂质和受主杂质的掺杂行为产生重要影响     

低压TiO_2系压敏陶瓷的伏安特性实验分析

采用耗尽层近似理论,分析了低压TiO2系压敏陶瓷在直流偏压下的伏安特性,并对ZnO、TiO2和SrTiO3系三种压敏陶瓷的伏安特性进行了测试、分析和比较。结果表明,在晶界势垒不太高(一般为零点几电子伏)及晶界电场强度不太大(约106V/m量级)的情况下,TiO2系压敏陶瓷晶界的电子传输机制不同于ZnO系压敏陶瓷,而与SrTiO3系压敏陶瓷的导电机制相似,属于肖特基热电子发射机制。     

空气中烧结制备SrTiO3基压敏电阻器的研究

通过掺杂La2O3,PbO和ZnO,在空气中烧结制备得到了SrTiO3基压敏电阻陶瓷.研究了掺杂剂对该种陶瓷相结构、形貌和电性能的影响,并对在氧化性气氛中制备SrTiO3基半导体陶瓷的方法进行了探讨.结果表明,所制压敏电阻具有高的相对介电常数(εr=(1.51～2.78)×104)和良好的非线性J-E特性(α=5.5～...     

(Sr0.95Ca0.05)TiO3压敏电阻器的研究

分析了CaTiO3掺杂量对SrTiO3压敏电阻器显微结构与电性能的影响规律。结果表明,随着CaTiO3掺杂量的增加,V10mA逐渐变小,α先增大后变小,tanδ先减小后增大。当x(CaTiO3)为5%时,α最高。同时优化了受主掺杂剂Na2CO3、Li2CO3掺杂量和还原烧结温度及保温时间。在基料(Sr0.95Ca0.05)TiO3中掺入施主掺杂剂0.3%Nb2O5+0.2%La2O3和受主掺杂剂0.4%Na2CO3+0.2%Li2CO3(以上均为摩尔分数),在1400℃的还原温度下烧结并保温2h,可以获得V10mA≤6.5V,α≥4.6,C≥3.4×10–9F/cm2,tanδ≤22×10–2的压敏电阻器材料。     

电压敏电容双功能元件制备

为提高元件半导化原理并提高元件的氧气灵敏度,对以SrTiO3为基材的样品分别在强还原气体条件和大气条件下的N型电压敏、电容双功能元件和P型氧气敏感元件,分别测试了N型元件的压敏电压U1mA等电参数和P型元件在不同的温度下的阻温特性、氧敏特性,并进行了TPD测量。研究表明氧空位是在SrTiO3晶体中杂质扩散、实现半导化的重要条件,因此控制氧空位的浓度成为制备钙钛矿型半导体功能陶瓷元件的重要因素;还原气氛烧结产生的氧空位是材料实现N型半导化的重要手段;受主杂质所产生的氧空位促进了环境氧与晶格氧的交换,是材料实现P型半导化的重要手段,也提高了元件的氧气灵敏度。     

多功能SrTiO_3压敏电阻器及其应用

ＳｒＴｉＯ３多功能陶瓷压敏电阻器具有可克服ＺｎＯ压敏电阻器不足之处的多种电气功能。在低电压下具有较大电容量的电容器功能（电容量大于０．０１μＦ）；在高于电压临界值又具有压敏电阻器功能：电压非线性系数大于１５，耐浪涌电流可达１８００Ａ／ｃｍ２。它所具有的吸收高频噪声、前沿快速上升噪声及自复位功能，使其在电源输入端、吸收电感性负载开关浪涌电压、保护双向可控硅开关器件、旁路电容器、微型电机等方面有着广泛的用途     

我国高纯TiO2的市场现状

我国高纯TiO2的主要市场在PTC热敏电阻、MLCC、半导体电容及SrTiO3基压敏电阻领域。年市场需求约6300t,其中,PTC热敏电阻约需1200t、MLCC约需5000t、半导体电容约需65t,SrTiO3基压敏电阻约需35t。高纯TiO2的国内售价,仅是日本东邦TiO2的1/3～1/2。     

SrTiO_3环形压敏电阻器

以ＳｒＴｉＯ_３为主晶相，以Ｌａ_２Ｏ_３为施主杂质，在还原气氛下烧结使其充分半导化；掺杂多种金属氧化物，通过高温氧化处理形成晶界层，研制出环形压敏电阻器。其性能优于原有的ＺｎＯ环形压敏电阻器，不仅压敏特性优良，且具有很高的电容量，是一种双功能元件。更重要的是解决了ＺｎＯ压敏电阻器固有的在焊接挂锡后电压降低严重的问题。该成果填补了国内空白，并于１９９２年通过机电部设计定型鉴定。     

Y~(3+)掺杂ZnO压敏陶瓷的微结构和电性能研究

采用两步烧结法制备了Y3+掺杂的(以Y(NO3)3·6H2O形式加入)ZnO压敏陶瓷,通过XRD、SEM和EDX系统研究了Y3+掺杂量对ZnO压敏陶瓷微结构和电性能的影响。结果表明:随着Y3+掺杂量的增加,电位梯度VT和非线性系数α提高,晶粒尺寸减小,施主浓度Nd和晶界态密度Ns降低,势垒宽度ω增大。当掺杂的x[Y(NO3)3·6H2O]为1.2%、烧结温度为1100℃时,ZnO压敏陶瓷电性能最好,其VT为675V/mm,α为63.9,漏电流IL为2.40μA。     

Bi_2O_3和Sb_2O_3的预复合对ZnO压敏电阻性能的影响

采用固相法对Bi2O3和Sb2O3进行了预复合,并研究了不同比例的Bi2O3与Sb2O3预复合对ZnO压敏电阻致密度,晶粒结构和电学性能的影响。结果表明:当Bi2O3与Sb2O3的摩尔比为0.7:1.0时,ZnO压敏电阻的综合性能最优,其晶粒生长得最为均匀致密,电位梯度达到361V/mm,非线性系数为86,漏电流密度为7×10–8A/cm2;另外,在耐受5kA电流下的8/20μs脉冲电流波后,其残压比和压敏电压变化率分别为2.6和2.5%。