ZnO压敏电阻器性能的改进

论文摘要

本论文在详细的分析溶胶—凝胶法原理的基础上,通过大量的实验,研究制定了制备ZnO压敏电阻器用复合纳米添加剂的合理的溶胶—凝胶工艺,并详细的描述并分析讨论了此过程中所出现的各种实验现象。实验用该溶胶—凝胶工艺制备了复合纳米添加剂,用此复合纳米添加剂混合Sb2O3、SiO2和主料ZnO制备了直径为8.5mm,厚度为1mm的ZnO压敏电阻器。通过扫描电镜分析形貌,发现该工艺制备的元件具有晶粒大小均匀、粉体掺杂均匀且气孔率低的特点。通过测试电性能,发现元件的8/20μs通流能力达到2500A,2ms方波能量耐受能力超过46J,较传统固相合成工艺有了大幅度的提高,且小电流性能也有了明显的改善。本文同时研究了不同的烧结温度对溶胶—凝胶工艺制备的ZnO压敏电阻器电性能的影响,通过比较,得出在1100℃的温度下烧结,元件的各项电性能最好的结论。此外也研究了电老练工艺对ZnO压敏电阻器2ms方波能量耐受能力的影响,得出了较佳的电老练工艺条件:在冲击电压约为压敏电压的2.5倍,冲击次数为6次的条件下,电阻器的能量耐受能力能够得到一定程度的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 ZnO 压敏电阻器的国内外研究状况
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 本课题方案的确定
• 第二章 ZnO 压敏电阻器的基本理论
• 2.1 ZnO 的晶体结构和能带结构及缺陷
• 2.2 ZnO 压敏电阻器的晶界能带
• 2.3 ZnO 压敏电阻器的导电机理
• 2.4 ZnO 压敏电阻器的性能参数
• 第三章 ZnO 压敏电阻器的失效分析
• 3.1 ZnO 压敏电阻器的蜕变
• 3.2 ZnO 压敏电阻器的失效类型
• 第四章 溶胶—凝胶法制备ZnO 压敏电阻器用粉体
• 4.1 溶胶—凝胶法的原理及其优缺点
• 4.1.1 Sol-Gel 法原理
• 4.1.2 Sol-Gel 法优缺点
• 4.1.3 溶胶—凝胶法的分类
• 4.2 溶胶—凝胶法制备压敏电阻器的复合纳米添加剂
• 4.2.1 各种方案的阐述及比较
• 4.2.2 方案的选择及具体过程
• 4.3 三乙醇胺和乙醇胺的选择
• 4.4 钴、锰元素价态的确定
• 4.4.1 钴元素价态的确定
• 4.4.2 锰元素价态的确定
• 4.5 氯离子的引入
• 4.6 凝胶的烘干
• 4.7 干凝胶的煅烧
• 4.8 复合纳米添加剂的成分检测
• 4.8.1 X 射线荧光谱仪分析
• 4.8.2 正硅酸乙酯的损失
• 4.8.3 氯离子的影响
• 4.9 小结
• 第五章 ZnO 压敏电阻器的制备及测试
• 5.1 实验主要仪器设备
• 5.2 ZnO 压敏电阻器的制备
• 5.2.1 固相合成法制备ZnO 压敏电阻器
• 5.2.2 溶胶—凝胶法制备ZnO 压敏电阻器
• 5.3 压敏元件的烧结工艺
• 5.4 元件的形貌表征及其内部元素的分布
• 5.5 ZnO 压敏电阻器的性能测试及其讨论
• 5.5.1 元件的小电流测试
• 5.5.2 元件的大电流测试
• 5.5.3 元件的2ms 方波能量耐受能力测试
• 5.5.4 结果与分析
• 5.6 烧结温度对ZnO 压敏电阻器电性能的影响
• 5.6.1 烧结温度对压敏电阻器小电流性能的影响
• 5.6.2 烧结温度对压敏电阻器大电流性能的影响
• 5.7 电老练对ZnO 压敏电阻器的2ms 方波能量耐受能力的影响
• 5.8 小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果