sno2压敏电阻的制备及其性能的研究

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1、瞳压料技夫爹论文题目：Sn02压敏电阻的制备及其性能的研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：胡光亮导师：朱建锋教授2014年5月SYNTHESISANDPRoPERTIESoFSn02VAIUSToRSCERAMICSAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByHuGuan21i

2、ane．．．ThesisSupervisor：ProfessorZhuJianfeng．．．May,2014Sn02压敏电阻的制备及其性能的研究摘要Sn02压敏陶瓷是上世纪90年代发展起来的一种新型压敏陶瓷材料。跟多相的ZnO压敏陶瓷相比，Sn02压敏陶瓷具有相对单一的晶相结构，理论上应具有较大的通流面积。而其热导率大、耐高温等优点使得在承受过大脉冲电流而失效时不会像ZnO压敏元件那样发生爆炸或穿孔破坏。此外，Sn02压敏陶瓷还具有较小的晶粒尺寸，这也是其具有较高电位梯度的原因之一。但就目前来说，Sn02压敏陶瓷的电学性能与ZnO压敏陶瓷相

3、比还有一定差距，仍处于从研发到生产的过度阶段，因此有待于进一步的改善。本文主要是在前人的研究基础上选取报道中较好的体系作为基础体系，对制备工艺进行了改进，并详细探讨了不同氧化物掺杂对Sn02压敏电阻陶瓷的微观结构以及电学性能的影响。首先本文对其基础体系Sn02．C0203．Nb205．Cr203进行了探索研究，详细分析了基础体系中Cr20，的含量对Sn02压敏电阻的影响，确定了Cr20。的较优含量为O．05m01％，得到基础体系的较优配方：99．15m01％Sn02+0．75m01％C0203+0．05m01％Nb205+0．05m01％C

4、r203。并对Sn02压敏电阻的制备工艺进行了改善，通过对造粒工艺以及成型工艺的探讨，确定了粘结剂PVA的较优含量为O．8wt％，以及较优成型压力为2．5MPa。研究发现，Cr的掺杂能够极大的提高Sn02压敏电阻陶瓷的非线性性能，不同烧结温度下所得Sn02压敏电阻陶瓷样品的电学性能也有很大差别，当烧结温度为1300oC且Cr203含量为0．05m01％时，所得的致密度达到理论密度的94．8％，其非线性系数最高达到27，提高了3倍，漏电流密度也降到了9gA／cm2。其次在基础体系的基础上添加不同氧化物。通过添加不同比例的CuO，控制烧结温度，

5、研究了CuO对Sn02压敏电阻陶瓷的微观结构和电学性能的影响。研究表明，CuO的添加促进了Sn02晶粒的增长降低了Sn02压敏电阻的压敏电压。在烧结温度为1300oC下，CuO含量为O．2m01％时非线性系数的值最大为31，此时漏电流最小为2肛A／cm2。此外，通过相同的研究方法研究了MgO的添加对Sn02压敏电阻陶瓷的微观结构和电学性能的影响。研究发现MgO的添加对Sn02压敏电阻的非线性系数的影响不显著。但是对Sn02晶粒尺寸的影响较大，随着MgO的添加量提高2．0％mol时，样品的压敏电压从174V／mm增至531V／mm。在烧结温度

6、为l350oC下，所得样品的最高非线性系数为28，漏电流密度最小为7I．tA／cm2。其综合性能没有添加CuO的Sn02压敏电阻的综合性能好。这是因为CuO的添加形成液相烧结，能够很好的促进各添加剂在Sn02种的均匀分布，提高生成的有效晶界数量。文中还在肖特基势垒模型的基础上对Sn02压敏电阻的导电理论模型加以分析。通过对Sn02压敏电阻非线性起关键作用的势垒分析，指出Cr、Cu、Mg的掺杂对势垒的贡献。关键词：Sn02，压敏电阻，烧结温度，微观结构，电学性能PREPAR√蛆IoNANDPRoPERTIESoFSn02VARISToRSCE

7、RAMICSABSTRACTSn02varistorceramicsareanewtypeofvaristor，developedinthe1990s．Sn02varistorshaverelativelysimplecrystalstructure，comparedwithZnOvaristors．Soitshouldhavealargerflowareatheoretically．Ithashighthermalconductivityandtemperatureresistance，SOthebrustandperforationda

8、magewillnothappenforinvalidationlikeZnOvaristorswhenitwithstandexcessivepulsecurrent．Besi