微波烧结ZnO压敏电阻的研究

论文摘要

ZnO压敏陶瓷是应用范围极广的一种电子材料,由于其高的非线性,使其它压敏陶瓷无法与其媲美,所以引起广大研究者的兴趣,微波烧结ZnO压敏陶瓷因为其工艺优势而成为热门研究方向,但如何通过微波烧结实现其稳定性能的问题仍未解决,还需研究者继续不断的努力。本文通过微波加热方式来对ZnO压敏电阻进行烧结。在烧结时发现ZnO的吸波能力差,烧结温度不高,达不到制备出优良陶瓷的烧结温度。对前期实验做了正交优化设计,为以后的研究起了引导的作用。主要对两种配方实验结果进行了正交优化分析与对比,得到不同因素对ZnO压敏电阻电性能的影响程度。采用辅助加热的方法制备ZnO压敏电阻。分别研究了球磨时间、预合成方式、烧结温度、升温速率、保温时间等因素对烧结后样品电性能的影响趋势。制备出的样品的电性能压敏电压（150V/mm～360V/mm）、漏电流（12μA～32μA）、非线性系数（12-65）。在辅助微波加热的方式烧结ZnO压敏电阻的基础上,通过掺杂改性来实现ZnO压敏电阻的低压化。主要掺杂了三种物质PbO、B2O3、TiO2来分析它们对ZnO压敏电阻电性能的影响,随各掺杂剂掺杂含量变化,电性能也随之改变。样品压敏电压最低降低到65V/mm,通过掺杂达到了降低压敏电压的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 主要压敏陶瓷
• 1.1.1 ZnO压敏陶瓷
• 2压敏陶瓷'>1.1.2 TiO₂压敏陶瓷
• 1.1.3 其它的压敏陶瓷材料
• 1.2 ZnO压敏陶瓷研究的意义及国内外发展状况
• 1.3 ZnO的特性及理论研究
• 1.3.1 ZnO的基本物理、化学特性
• 1.3.2 ZnO压敏效应原理及其表征
• 1.3.3 掺杂改性理论
• 1.3.4 晶粒生长理论
• 1.4 ZnO压敏电阻材料体系
• 1.4.1 ZnO-稀土系
• 2O₃系'>1.4.2 ZnO-Bi₂O₃系
• 2O₅系'>1.4.3 ZnO-V₂O₅系
• 1.4.4 ZnO-CuO,ZnO-BaO体系
• 1.4.5 玻璃系
• 1.5 压敏电阻器的电性能参数
• 1.5.1 电流—电压（I—V）特性
• 1.5.2 非线性系数（α）
• 1.5.3 压敏电压
• 1.5.4 材料常数（C）
• 1.5.5 漏电流
• 1.6 ZnO压敏陶瓷制备技术
• 1.7 微波烧结在材料领域的研究进展
• 1.7.1 微波在加热方面应用的发展简史
• 1.7.2 微波烧结陶瓷材料
• 1.8 微波烧结技术的特点
• 1.9 课题研究的主要内容
• 第二章 正交试验设计
• 2.1 正交的试验原理
• 2.2 实验原料
• 2.3 实验设备
• 2.4 制备工艺
• 2.5 影响ZnO压敏电阻性能的因素与水平
• 2.6 ZnO压敏电阻试验结果与分析
• 2.6.1 压敏电压试验结果与分析
• 2.6.2 漏电流试验结果与分析
• 2.6.3 非线性系数试验结果分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 辅助加热制备ZnO压敏电阻微波烧结的研究
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验设备
• 3.3 制备工艺
• 3.4 XRD和SEM检测
• 3.5 实验结果与分析
• 3.5.1 球磨时间对ZnO压敏材料的影响
• 3.5.2 不同预合成方式对电性能的影响
• 3.5.3 烧结温度对材料电性能的影响
• 3.5.4 升温速率对ZnO压敏材料性能的影响
• 3.5.5 保温时间的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 掺杂改性ZnO压敏电阻低压化的微波烧结研究
• 4.1 实验原料
• 4.2 实验设备
• 4.3 制备工艺
• 4.4 XRD和SEM检测
• 4.5 PbO掺杂对材料电性能的影响
• 2O₃掺杂对材料电性能的影响'>4.6 B₂O₃掺杂对材料电性能的影响
• 2掺杂对材料电性能的影响'>4.7 TiO₂掺杂对材料电性能的影响
• 4.8 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A: 攻读硕士学位期间发表论文目录