二氧化钛基压敏陶瓷制备及性能研究

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1、簸璃疆王太学颈士攀擅论交摘嚣摘要Ti02匿敏陶瓷戆～稚耨型懿半导体双璃鼹元件，嶷毒羼皱电压低、非线瞧系数丈，分漱常数高等许多突如的撼点，广泛髑子低压领域中俘为过电压保护和浪涌吸收元件。本文从Ti02压敏陶瓷的发展历史、研究竣状戡笈、综述了目前的市场前荣和发展怒势，对Ti02压敏～电容双功能低压腿敏陶瓷蚋救黥及工蕊礤炎进彳亍了积步的探索，进一步硕究了表顽层对Ti02压敏陶瓷电学性能的影响，得到了较好的实验结果。fil(Nb，Sr)掺杂拘Ti02疆敏陶瓷箕嚣敬电疆Vl。A为7～22V／mm，菲线性系数伐为3～4，漏电流iL约菇O．4mA，耪对介魄常数8，>1

2、04，介电损耗tan{i约为0。5。(2)用溶胶一凝胶法和电子陶瓷工艺相结合制备的(Nb，Sr)掺杂的Ti02压敏电阻，V1。A=8．4V／mm，c‘=3．4，ii．=0．38mA，￡，>104，tan6：078，并茸具有较高的致密度。(3)稀土La掺杂的Ti02压敏电阻可使材料的综合性能得到很好的改善，其典型的性能指标为：V1。A=8．5V／mm，a=5．5，IL—O．20mA，￡。=8．30×104，tan6=0．53。(4)在大气气氛下一次直接烧结法制备的Ti02压敏陶瓷，其压敏电压易受表面氧化层的影响，表面氧化层主要存在于样品表面30btm以内。

3、随样品厚度的减少，Vl。A从27～38V／mm降至8～15V／mm，但非线性系数、漏电流与介电常数受表面层的影响甚微，进一步表明了TiO2压敏陶瓷的非欧姆特性是一种体效应。(5)用一次直接烧结法制备Ti02压敏电阻，以1280℃烧结2小时的性能较佳，晶粒生长较充分，晶粒分布较均匀，平均粒径在4．5I．tm左右，晶界层较薄且均匀地包裹在晶粒周围。能谱分析表明：受主杂质主要偏析于晶界，这有利于形成具有良好压敏电阻特性的晶界势垒。在大气气氛下烧结Ti02压敏电阻，晶粒半导化较充分，无需特殊的还原气氛，在104Hz频率下测得晶粒电阻率约为201"1-m。(6)对

4、压敏电阻元件的压敏电压随晶粒电阻率和晶界电阻率的变化，以及压敏电压和介电常数随晶粒尺寸的变化规律进行了简单模拟分析，与实验结果基本一致。关键词：二氧化钛；压敏电阻；双功能；表面效应；掺杂：溶胶．凝胶垦塑型三查兰堡主兰堡笙兰垒呈!堡!塑ABSTRACTTi02ceramicvaristors，akindofsemiconductorwithdoublefunctions，havelowbreakdownvoltage，excellentnon—linearcoefficientandhighdielectricconstant，Theyhavebeenwi

5、delyutilized，mainlybeingusedastransienthigh—voltageprotectorandsurgearrestor．AccordingtothedevelopmentandrecentstatusofTi02varistors，thepresentmarketprospectandthetrendofdevelopmentareoverviewedinthepaperTheelectricalpropertiesandtechnologiesofTiOzvaristorsarediscussedindetail，th

6、eeffectofsurfacelayeronelectricalpropertiesofsamplesarealsodiscussedbriefly．Asawhole，someusefulexperimentresultshaveattained．(1)(Nb，Sr)·dopedTi02‘varistorshavedoublefunctionsofvaristorandcapacitorVIn1A=7-22V／mm，a-3～4，IL-≈0．4mA，￡r>104，tan6=0．5．(2)(Nb，Sr)一dopedTi02varistorsprepared

7、bySol—Gelmethodandelectronicceramictechnologyalsohavevaristorandcapacitordoublefunctions，V1mA=8．4V／mm，a=3．4，IL=0．38mA，￡r>104，tan6=0．78．(3)(Nb，La)·dopedTi02varistorshaveveryexcellentelectricalproperties，VlmA=8．5V／mm，it=5．5，IL=0．20mA，￡r=8．30x104，tanS=0．53．(4)(Nb，La，Sr)-dopedTi02var

8、istorspreparedbysingle—sinteringmethod，T