环形SrTiO3双功能元件的研究

论文摘要

SrTiO3双功能元件以其优良的电性能而得到广泛应用。论文中分析了SrTiO3双功能元件的压敏-电容机理,探讨了影响元件焊接和大电流冲击稳定性的主要因素。从元件的微观结构和热导的角度分析了在大电流冲击下元件气孔率对电性能的影响机理。论述了实现双功能特性的掺杂和还原烧结以及再氧化机理。并利用相图理论,对加入玻璃相SiO2形成液相低共熔活化烧结,对改善元件气孔率和微观结构的机理进行了初步探讨。对比分析了草酸盐分解法和固相合成法两种方法制备的元件的常规电性能,以及焊接和耐大电流冲击的稳定性。通过SEM对元件微观结构进行分析,结果说明,粉料的制备方法不是决定气孔率的主要因素。采用固相合成法,通过研究添加玻璃相SiO2与元件收缩率的关系,以及元件收缩率与烧结温度的关系,实验结果显示:随着SiO2量的增加,SrTiO3压敏陶瓷的气孔率下降,且微观结构更均匀,晶粒呈长大趋势;同时SrTiO3陶瓷的收缩率与SiO2添加量和烧结温度有关,随着SiO2量的增加,烧结温度的升高,收缩率呈增大趋势。同时还得出结论:SrTiO3功能陶瓷的开始体收缩温度点为1050℃左右,为陶瓷烧结工艺改进提供依据。实验还研究了添加SiO2量在0.05（mol）%～0.1（mol）%范围,并对制备工艺参数优化:温度升到1050℃时,降低升温速率为0.5℃/min,改变烧结工艺曲线,可有效改善元件气孔率,获得焊接性和耐大电流冲击的优良压敏元件,压敏电压的变化率ΔV/V10mA=0.95%～3.6%,电容变化率ΔC/C=9.6%～16.4%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 3 双功能元件主要性能参数'>1.2 SrTiO₃双功能元件主要性能参数
• 1.2.1 非线性系数
• 1.2.2 压敏电压
• 1.2.3 电容量
• 1.2.4 损耗角正切值tanδ
• 1.2.5 漏电流
• 1.2.6 耐浪涌能力
• 3 功能元件研究和发展现状'>1.3 SrTiO₃功能元件研究和发展现状
• 3 粉体制备方法'>1.3.1 SrTiO₃粉体制备方法
• 1.3.2 国内外对施主掺杂研究
• 1.3.3 国内外对受主掺杂研究
• 1.3.4 对改性添加剂研究
• 1.3.5 对制备工艺的研究
• 1.4 课题研究内容
• 3 双功能元件工作机理'>第二章 SrTiO₃双功能元件工作机理
• 2.1 钛酸锶材料概述
• 2.2 双功能元件晶界理论
• 3 功能陶瓷的晶界'>2.2.1 SrTiO₃功能陶瓷的晶界
• 2.2.2 功能陶瓷晶界的能带
• 2.3 双功能陶瓷压敏原理
• 2.4 双功能陶瓷的电容原理
• 2.5 压敏-电容双功能实现过程
• 2.5.1 还原烧结机理
• 2.5.2 晶界绝缘化机理
• 2.5.3 施主掺杂机理
• 2.5.4 受主掺杂机理
• 3 功能元件的制备工艺及实验'>第三章 SrTiO₃功能元件的制备工艺及实验
• 3.1 实验材料和设备
• 3.2 制备工艺流程
• 3.2.1 工艺流程特点
• 3.2.2 实验过程
• 3.3 烧结工艺
• 3.4 银电极烧结工艺
• 3 双功能元件两种制备方法的比较'>第四章 SrTiO₃双功能元件两种制备方法的比较
• 4.1 草酸盐分解法
• 4.1.1 制备工艺
• 4.1.2 分解反应原理
• 4.2 固相合成法
• 4.2.1 制备工艺
• 4.2.2 固相反应原理
• 4.3 两种制备方法的比较
• 4.3.1 小电流性能的比较
• 4.3.2 焊接和耐大电流稳定性比较
• 4.3.3 粉体微观特征的比较
• 4.3.4 元件微观结构的比较
• 4.3.5 元件收缩率的比较
• 4.3.6 实验结果分析
• 4.4 元件气孔率和制备方法
• 4.5 成本比较和制备方法的选择
• 4.6 实验结论
• 第五章 双功能元件电性能控制
• 5.1 双功能元件的两个主要电性能指标
• 5.1.1 焊接稳定性
• 5.1.2 通大电流能力
• 5.2 压敏陶瓷大电流冲击失效类型
• 5.3 失效破坏机理
• 5.4 电流冲击后元件电性能不稳定解释
• 5.5 微观结构和元件的电性能
• 5.5.1 气孔率
• 5.5.2 晶粒和晶界
• 2 掺杂对元件电性能的影响'>5.6 SiO₂掺杂对元件电性能的影响
• 5.6.1 实验
• 5.6.2 实验结果及分析
• 第六章 双功能元件制备工艺参数的优化
• 2 的添加量与线收缩率'>6.1 SiO₂的添加量与线收缩率
• 6.2 优化控制工艺参数与理论分析
• 6.2.1 降低升温速率的实验工艺
• 6.2.2 理论分析
• 6.3 优化参数后电性能实验结果
• 6.4 实验结果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果