稀土Ce对SnO2·Co2O3·Nb2O5压敏性能的影响

研究了掺Ce对SnO2·Co2O3·Nb2O5压敏电阻器性能的影响。研究发现Ce4+对Sn4+的取代能明显提高陶瓷的致密度,掺入x(CeO2)为0.05的陶瓷样品具有最高的密度(ρ=6.71g/cm3),最高的视在势垒电场(EB=413.6V/mm),最高的非线性系数(α=13.8),最高的势垒电压和最窄的势垒厚度。为了解释样品电学非线性性质的起源,该文提出了SnO2·Co2O3·Nb2O5·CeO2晶界缺陷势垒模型。同时,对该压敏电阻器进行了等效电路分析。试验测量与等效电路分析结果相符。     

(Cd,Co,Nb)掺杂的SnO2压敏材料的电学性质

研究了Cd对(Co，Nb)掺杂SnO2压敏材料电学性质的影响。组分为97．65％SnO2 O．75％Co2O3 0．10％Nb2O5 1．50％CdO的压敏电阻具有最大非线性系数(a=22．2)和最高的势垒(ψB=0．761eV)．当CdO的摩尔分数从0增加到3％时，(Co，Nb)掺杂SnO2压敏电阻的击穿电压从366V／mm增大到556V／mm，1kHz时的相对介电常数从1429减小到1108。晶界势垒高度测量揭示，SnO2的晶粒尺寸的减小是击穿电压增高和介电常数减小的主要原因。对Cd掺杂量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解释。     

Zr掺杂的SnO_2瓷的压敏和介电性质

目前电子陶瓷工艺普遍采用ZrO2球作为磨介。为了弄清ZrO2球磨损对压敏瓷性能的作用,系统研究了ZrO2对(Co,Nb)掺杂SnO2瓷的压敏和介电性质的影响。当ZrO2的含量(摩尔分数)从0.00增加到1.00%时,(Co,Nb)掺杂的SnO2压敏电阻的击穿电压从345 V/mm增大到485 V/mm,1 kHz时的相对介电常数从1 590减小到1 120。晶界势垒高度测量表明:在实验范围内,Zr的含量对势垒高度的影响较小。SnO2的晶粒尺寸的迅速减小是击穿电压增高和介电常数迅速减小的主要原因。对Zr掺杂量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解释。     

Sr引起的(Co,Ta)掺杂SnO2压敏陶瓷的晶粒尺寸效应

研究了SrCO3对(Co,Ta)掺杂的SnO2压敏陶瓷的微观结构和电学性质的影响。当x(SrCO3)从0增加到2.5%,该SnO2压敏陶瓷的压敏临界电场强度从318V/mm猛增到3624V/mm,而相对介电常数从1509大幅降至69。当x(SrCO3)为2.0%时,样品的压敏电场和非线性系数分别为2204V/mm和24;添加x(SrCO3)为2.5%的样品的压敏电场和非线性系数分别为3624V/mm和22。     

TiO2掺杂导致的SnO2压敏陶瓷晶粒尺寸效应

研究了TiO2掺杂对SnO2-Co2O3-Nb2O5系压敏陶瓷材料电学性能的影响。掺入x(TiO2)为1.00%的陶瓷样品具有最高的密度(r = 6.82 g/cm3),最高的视在势垒电场(EB= 476 V/mm),最高的非线性系数(a = 11.0),最小的相对介电常数。未掺杂的样品阻抗最大。随TiO2掺杂量的增加晶粒逐渐变小,晶粒尺寸的减小归因于未固溶于SnO2晶格而偏析在晶界上的TiO2阻碍相邻SnO2晶粒融合。为了解释SnO2-Co2O3-Nb2O5-TiO2系电学非线性性质的根源,对前人的晶界缺陷势垒模型进行了修正。     

钕掺杂对SnO_2·Co_2O_3·Nb_2O_5压敏电阻瓷电性能的影响

通过对样品的伏安特性,晶界势垒的测量和分析,研究了Nd2O3对SnO2·Co2O3·Nb2O5压敏电阻瓷电性能的影响。发现掺入x(Nb2O3)为0.050%的样品表现出最好的压敏性质,其压敏电压为460.69 V/mm,密度为6.812 g/cm3,非线性系数为18.7。为了说明电学非线性的起源,提出了SnO2压敏材料的一个缺陷势垒模型。     

(Ba,Co,Nb)掺杂SnO2压敏材料电学非线性的研究

通过对样品的伏安特性，晶界势垒的测量和分析，研究了BaCO3对新型(Co，Nb)掺杂SnO2压敏材料微观结构和电学性质的影响。晶界势垒高度测量表明，SnO2晶粒尺寸的迅速减小是压敏电压急剧增高的原因。对Ba含量增加引起SnO2晶粒减小的根源进行了解释。掺杂x(BaCO3)=0．4％的SnO2压敏电阻击穿电压为最小(140V／mm)；掺杂x(BaCO3)-0．8％的SnO2压敏电阻具有最高非线性系数(α=19．6)，最高的势垒电压(ψB=1．28eV)。     

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。     

Nb_2O_5掺杂量对ZnO压敏电阻器性能的影响

通过掺杂微量Nb2O5制备了ZnO压敏电阻器,运用扫描电子显微镜(SEM)和电性能测试手段分析了Nb2O5掺杂对ZnO压敏电阻器微观结构和电性能的影响,测量了晶界势垒高度φH,并探讨了其对ZnO压敏电阻器性能的影响。结果表明:掺杂适量的Nb2O5可以明显改善ZnO压敏电阻器的微观结构和电性能;当Nb2O5的掺杂量为摩尔分数0.10%时,所制ZnO压敏电阻器的晶粒尺寸最大,且压敏电压V1mA、非线性系数α和φH值分别为174V,30和0.463 eV。     

Na掺杂对ZnO压敏材料电学性能的影响

研究了Na2CO3对ZnO压敏材料电学性能的影响。当掺入的Na2CO3之摩尔分数x从0增加到0.2%时,ZnO压敏材料的击穿电压从209 V/mm增加到934 V/mm,1 kHz时的相对介电常数从1 158降到57。晶界势垒高度测量表明:在实验范围内,Na对势垒高度的影响较小。ZnO晶粒的变小是压敏电压急剧升高和介电常数减小的主要原因。对Na2CO3掺杂量的增加引起ZnO晶粒减小的原因进行了解释。     

CeO_2掺杂对Nb-TiO_2系压敏陶瓷电性能的影响

在x(CeO2)为0~1.5%的范围内改变其掺杂浓度,研究了CeO2添加剂对TiO2压敏陶瓷电性能的影响。电性能测量和扫描电镜观察的结果表明:在Nb-TiO2系压敏陶瓷中,CeO2的主要作用是促使微观结构的均匀化,与Ti、Si固溶形成第二相,提高非线性,同时第二相的浓度对压敏电压的高低起着决定性作用。当x(CeO2)为0.4%时,可以得到晶粒大小均匀,瓷体结构致密,压敏电压约为15 V/mm及其它综合指标优良的低压压敏电阻。     

Li~+对ZnO压敏陶瓷电性能和能带结构的影响

采用氧化物固相合成法,制备了掺Li2CO3的ZnO压敏陶瓷。研究了掺Li2CO3量对ZnO压敏陶瓷电性能和能带结构的影响。结果表明:当x(Li2CO3)从0增加到0.50%时,压敏电位梯度从529V/mm增大到2170V/mm。XRD测试发现,掺Li2CO3并未出现新相结构。晶界势垒高度揭示,ZnO晶粒尺寸的迅速减小是压敏电位梯度急剧增高的主要原因。Li+置换Zn2+,将会在禁带中价带的顶部形成附加的受主能级,使能带发生畸变。     

Mechanism and Development of TiO_2-Doped ZnO-Bi_2O_3-Based Varistors

This paper reviews the history of ZnO varistor,discribes its properties and recenttechnological status and forecasts its evolution.The future development trend is to produce the low-voltage high-energy multi-layer ZnO varistors.After the two additives are classified by their functions,the effect mechanism of Bi_2O_3 and TiO_2 additives are researched theoretically.TiO_2 will make ZnO graingrow bigger and V_ImA/mm be depressed down.Especially the colloid TiO_2 additive in the scale ofnanometer brings about a new method to realize the low voltage of ZnO varistor,which resolves theproblem of how to disturb nanometer powder evenly.Moreover the sintering temperature has prominenteffect on the electrical properties of ZnO varistors.Generally,the appropriate sintering temperature forlow-voltage ZnO varistor ceramics should not be more than 1 250℃.These provide an effective methodand rationale for studying low-voltage ZnO varistors.     

Mechanism and Development of TiO2-Doped ZnO-Bi2O3-Based Varistors

This paper reviews the history of ZnO varistor, discribes its properties and recent technological status and forecasts its evolution. The future development trend is to produce the low-voltage high-energy multi-layer ZnO varistors. After the two additives are classified by their functions, the effect mechanism of Bi2O3 and TiO2 additives are researched theoretically. TiO2 will make ZnO grain grow bigger and V1mA/mm be depressed down. Especially the colloid TiO2 additive in the scale of nanometer brings about a new method to realize the low voltage of ZnO varistor, which resolves the problem of how to disturb nanometer powder evenly. Moreover the sintering temperature has prominent effect on the electrical properties of ZnO varistors. Generally, the appropriate sintering temperature for low-voltage ZnO varistor ceramics should not be more than 1 250℃. These provide an effective method and rationale for studying low-voltage ZnO varistors.