zno压敏陶瓷的研究进展

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1、ZnO压敏陶瓷的研究进摘要：ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种，它是以ZnO为主原料，通过摻杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。木文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手，对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨，并针对某些共性问题提出自己的一些看法。关键词：ZnO压敏陶瓷；掺杂；制备；发展趋势ThedevelopmenttrendsofZnOvaristorceramicAbstract:TheZnOvaristorceramicisoneofthevaristorceramic

2、swhichwithbestproperties.ThemainrawmaterialisZnO,thenmixedwithsomeoxides，suchasBiaCb、TiCh、CO2O3、MnCh、Cr2C）3、NbaO.sandsoon，tochangeit’spropertiesandsinterit.ThistextbrieflydescribedthemethodsofproducingZnOpowderandmixingsomethingtochangethepropertiesofit.Presentsituationindevelo

3、pmentofvaristorceramicaswellasitsdevelopingtendencywasalsoanalyzed.Somesuggestionsandopinionswereproposedforproblemsoncommoncharacteristics.Keywords:ZnOvaristorceramic;mixed;produce;developingtendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料，它是以ZnO主为体，添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。它显示出优良的伏安特性，具有非线性系数大，耐大电

4、流冲击，抗浪涌能力强等特点，能起到过压保护、抗雷击、抵制瞬间脉冲的作用，成为应用最广泛的压敏变阻器材料m。ZnO压敏电阻器按其外形和结构的特征可分为

5、21:单层结构压敏电阻器、多层结构压敏电阻器和避雷器用压敏电阻片（或阀片）。ZnO压敏材料表现为由晶界阻抗所确定的具有高阻值的线性电阻性质，一旦电压超过就成为导体，表现为由晶粒和晶界共同确定的具有低阻值的非线性电阻性质，非线性系数a愈大，则保护性能愈好，对稳压元件来说，则电压稳定度起高。ZnO压敏陶瓷是最为常见的压敏陶瓷，主要应用于航空、航天、邮电、铁路、汽车和家用电器等领域。随着集成电路的快速发展，各

6、种电子元器件的驱动电压及耐压值逐渐下降，由于ZnO压敏陶瓷电压较高和介电常数较低，限制了其在低压微电子领域的砬用。近年来，低压压敏电阻材料的发展受到了广泛的关注［1.掺杂对ZnO压敏陶瓷的影响ZnO压敏陶瓷是以ZnO为主原料，通过掺入多种氧化物，如Bi2O3、TiO2、Co2O3>MnO2、Cr2O3和Nb2O5等进行改性而得到的烧结体。因此，掺杂元素的种类不同，对ZnO压敏陶瓷的电学性能的影响也不同。根据添加剂的作用机理,可分为三类［4］:(1)、促进ZnO压敏陶瓷形成晶界结构。如Bi2O3、BaO、SrO、PbO、Pr2O3等，它们的主要作用是

7、促进液相烧结，形成陷阱和表面态。该类添加剂具有大的离子半径，烧结时存在晶界偏析，从而形成一个高缺陷浓度的薄层，在界面处形成势垒，使制品呈非线性。(2)、改善ZnO压敏陶瓷电学性能的非线性特性。如Co2O3、MnO2、A12O3、Ga2O3等，它们的一部分作为施主杂质固溶于ZnO内，提供载流子，其余部分则在晶界处形成陷阱和受主态，提高势垒高度。例如，于宙［51等人采用共沉淀方法制备了名义组分为Zn,.x,Mnx0(x=0.001,0.005,0.007,0.01)Mn掺杂的ZnO基稀磁半导体材料，并研宄了在大气气氛下经过不同温度退火后样品的结构和磁性的

8、变化，结果表明：样品在600°C的大气条件下退火后，仍为单一的六方纤锌矿结构的ZnO颗粒材料；当样品经过800°C退火后，Mn掺杂量为0.007,0.01的样品中除了ZnO纤锌矿结构外还观察到211厘1103第二相的存在。磁性测量表明，大气条件下600°C退火后的样品，呈现出室温铁磁性；而800°C退火后的样品，其室温铁磁性显著减弱，并表现为明显的顺磁性，结合对样品的光致发光谱的分析，认为合成样品的室温铁磁性是由于Mn离子对ZnO中的Zn离子的替代形成的。(3)、提高可靠性。如Sb2O3、Ce2O3、SiO2等，它们的主要作用是提高压敏陶瓷对电压负荷

9、和环境的影响的稳定性。总之，压敏陶瓷的电气性能主要取决于添加剂的种类及其在晶界处的分布特性。例如，成鹏飞l6