杨俊叁[1]2003年在《环形压敏电阻器的研究与制备》文中指出SrTiO_3多功能陶瓷压敏电阻器具有可克服ZnO压敏电阻器不足之处的多种电气功能。它所具有的吸收高频噪声、前沿快脉冲上升噪声及自复位功能，使其在电源输入端、吸收电感性负载开关浪涌电压、保护双向可控开关器件、旁路电容器、微型电机等方面有着广泛的用途。 本论文的研究主要包括两部分，第一部分为使用溶胶-凝胶法和固相合成法制备钛酸锶粉体材料。第二部分是在制备的钛酸锶粉体材料的基础上，通过掺杂施主、受主离子对钛酸锶材料进行半导化，制备电容-压敏双功能器件，并对两种方法制备的元件性能分析比较。 首先，分别采用溶胶-凝胶法和固相合成法，制备出钛酸锶粉体材料。用溶胶-凝胶法制备钛酸锶粉体材料中研究了搅拌时间、凝胶时间、凝胶温度、煅烧温度等工艺参数对制备钛酸锶粉体材料的影响。用固相合成法制备钛酸锶粉体材料中研究了Ti/Sr比、研磨方法对制备钛酸锶粉体材料的影响。 然后，在制备的钛酸锶粉体材料的基础上，采用传统的陶瓷工艺制备SrTiO_3基电容-压敏双功能陶瓷器件。在SrTiO_3基双功能陶瓷的制备中，最关键的是晶粒生长、晶粒半导化和晶界绝缘化。SrTiO_3晶粒生长和半导化受到多种因素的影响，诸如掺杂剂的种类和含量、Ti/Sr比、烧结温度等，这些因素是相互影响、相互作用的。因此，本文对这些影响因素进行了研究。 最后，采用XRD、SEM等测试分析手段，对实验样品进行检测分析。
孙质彬[2]2012年在《高压二氧化钛环形压敏电阻器的研制》文中指出近年来，随着各种家用电器、通信设备、工业电子设备中集成电路及大规模集成电路的广泛应用与发展，各种半导体元件对过电压、浪涌、噪声等非常敏感，经常发生误动作或元件损伤，导致各种事故的产生。为了消噪灭弧及消除脉冲信号和人体静电对设备的影响，压敏电阻器应运而生。自从氧化锌的压敏特性被人们提出以来，氧化锌压敏电阻器就以其优异的压敏性能长期占据着压敏电子器件市场，尤其在高压器件领域，已经广泛应用于各种高压电机及输电线路。但作为纯电阻元件，氧化锌压敏电阻器不能适应目前多功能化发展方向的需要，因此研究开发压敏—电容多功能的压敏电阻器，寻求氧化锌压敏电阻器的可替代产品已成为目前的研究热点。在低压领域，上世纪80年代开始研究的SrTiO_3压敏电阻器已完全可满足需求，因此在高压领域开发TiO_2高压压敏电阻器将具有广泛的应用前景。本论文首先选取Nb_2O_5为施主掺杂剂，选取BaCO_3及SrCO_3为受主掺杂剂，选取Sb_2O_3为烧结助剂，在较宽的因素水平范围内进行正交实验，找到各种掺杂成分对压敏电阻器电性能的影响规律。结果表明以SrCO_3为受主掺杂剂获得的样品压敏电压偏低，非线性系数较小，虽然有较高的静电容量，但不能满足高压压敏电阻器性能指标要求；而以BaCO_3为受主掺杂剂获得的样品压敏电压、非线性系数和静电容量相对较高，如果加以改进，有获得符合要求的高压压敏电阻器的可能性。对掺杂BaCO_3配方进行较小变化范围的正交实验，结果表明Nb的最佳掺杂量为0.2mol%，并且随Ba和Bi掺杂量的减小及烧结温度的降低，样品的压敏电阻呈增大趋势。利用XRD、扫描电镜、透射电镜等对获得的样品进行了表征，分析发现同一掺杂体系样品的压敏电压随着晶粒尺寸的减小而增大。对Ba和Bi掺杂量的继续减小作了进一步研究，找到了Ba和Bi掺杂量的极值点。Nb、Ba、Bi掺杂体系能获得样品压敏电压最高值仅为224.61V/mm，其他各项性能参数均符合指标要求，但由于压敏电压相对偏低，仍不能进行批量生产。其次选用Sb_2O_3代替Sb_2O_3作为烧结助剂，考察了不同Sb掺杂量对压敏电阻器电性能的影响规律。结果表明，随Sb掺杂量的降低，样品的压敏电压和非线性系数呈现先减小后增大的趋势，其中在Sb掺杂量的极值点在0.1mol%。利用XRD、扫描电镜、透射电镜对所得样品进行了表征，结果显示在Sb掺杂体系中样品的压敏电压也随晶粒尺寸的增大而降低。含Sb配方在1350℃下获得了60~360V/mm的变化范围较宽的压敏电压，并且压敏电压在200V/mm以上的样品其非线性系数及其他性能参数均符合指标要求，可以以含Sb配方为基础进行放大实验并实现批量生产。另外，采用水热法对原料钛白粉进行了处理，在各种处理条件下得到的水热钛白粉制备的器件在1μA电流下具有10~2数量级的电压值，静电容量只有20pF左右，推测这种器件不具备电压—电流非线性，并且制备TiO_2压敏电阻器的原料TiO_2必须是锐钛矿相的。再次分别选取含Bi和含Sb配方进行迭层烧结实验，考察不同堆迭烧结方式对各种配方样品电性能的影响。研究发现堆迭烧结可以显着提高样品的压敏电压和非线性系数，同时使静电容量和介电损耗降低，其中侧面垂直堆迭烧结对含Bi配方样品压敏电压的提高作用较明显，而平面垂直堆迭烧结对含Sb配方样品压敏电压的提高效果较明显。另外，采用侧面垂直堆迭烧结使得样品的压敏电压极间差较高。总的来看，平面垂直堆迭烧结的含Sb配方样品较符合性能指标要求及实际生产需要。采用这种方法对小批量样品进行了烧结，获得样品各方面性能均符合指标要求，合格率达到100%。
李维强[3]2012年在《水热法制备钛酸锶及其在环形压敏电阻器中的应用》文中研究指明本文以硝酸锶和钛酸四丁酯为原料水热合成了钛酸锶(SrTiO_3)粉体，并结合分光光度法探索了该反应完成度较高的工艺条件；将水热钛酸锶粉体应用到压敏电阻器中，研究了其电性能的变化及原因。分析认为水热法制备钛酸锶中反应完成度较高的工艺条件是Sr/Ti比为1.2、矿化剂浓度为2.5mol/L、反应温度为160oC、反应时间为24h。正交实验的极差分析结果表明，所考查的四个因素中对反应滤液中Ti浓度的影响由大到小的顺序是：矿化剂KOH的浓度、反应温度、反应时间、Sr/Ti摩尔比。本文研究发现，随着Sr/Ti摩尔比的增大，反应滤液中Ti浓度降低，反应完成度增高，晶粒粒径减小，形貌规则度降低；随着矿化剂浓度的增大，反应滤液中Ti浓度降低，反应完成度增高，SrTiO_3的特征峰先增高后降低，晶粒粒径逐渐增大，形貌规则度增高；随着反应温度的升高，反应滤液中Ti浓度降低，反应完成度增高，晶粒粒径逐渐增大，形貌规则度增高，在较高温度下，其形貌规则度又变差；随着反应时间的延长，反应滤液中Ti浓度降低，反应完成度增高，晶粒粒径变化不大，形貌规则度增高。在相同配方下，水热SrTiO_3压敏电阻器具有比传统SrTiO_3压敏电阻器更好的压敏电压(V_(1mA))和非线性系数(ɑ值)，可分别达到120V和8.2。水热法制得的SrTiO_3粉体颗粒粒径比固相粉体更小，具有较大的表面能和活性，在还原烧结的过程中能够形成粒径更大的晶粒。越大的晶粒间形成的晶界越绵长，在氧化热处理的过程中，空气中的O_2沿晶界渗入时遇到的阻隔越少，所以渗入的O_2的浓度越高。更高的O_2浓度形成更厚的高阻层，带来更大的V_(1mA)和ɑ值。结合XRF和电性能测试的分析结果还发现，水热合成SrTiO_3引入的微量碱金属并没有对压敏电阻器的电性能造成显着影响。
李建英, 庄严, 李盛涛, 屠德民[4]1999年在《环形压敏电阻器的导电模型》文中进行了进一步梳理通过表面涂敷Ｉｎ－Ｇａ合金测量压敏电压和试样电阻率等实验手段，研究了ＺｎＯ和ＳｒＴｉＯ３两种环形压敏电阻器的导电行为，得到了二者的导电模型。分析了导电模型不同的原因，并给出简单的鉴别方法。
张凯[5]2018年在《铜电子浆料的制备及其在钛酸锶压敏电阻器上的应用》文中提出电子浆料作为电子信息技术的新型导电复合材料,以其高效、环保、节能、低成本等特点被广泛应用于电子信息等领域。电子行业的高速发展对电子浆料提出了更高的要求,电子浆料向着多功能多领域发展的趋势势不可挡,所以研究电子浆料的开发、革新及应用领域拓展成为电子、材料领域重要研究方向。本文基于简化银电子浆料在钛酸锶压敏电阻器上的印刷工艺、节约银成本和拓展钛酸锶压敏电阻器电极多元化的目的,以铜电子浆料为基础,重点讨论了铜电子浆料在钛酸锶环形压敏电阻器上的烧结行为,浆料中不同组分和不同烧结气氛对样品抗拉强度、抗氧化强度等性能的影响,采用XRD、SEM、EDS等分析方法对样品进行了综合的分析。研究结果如下:(1)正交实验得到了以铜粉、玻璃粉、乙基纤维素、松油醇为组成的基础浆料配方,结果为乙基纤维素/松油醇=8.9%,铜粉:玻璃粉:有机物=78:3:19该配方的浆料有较好的综合性能,对正交结果的显着性进行分析表明,铜粉质量影响显着,乙基纤维素高度显着,松油醇影响显着,玻璃粉有影响;对正交结果的误差进行分析表明,误差平方和很小,可忽略不计。(2)以从高低温向中间包夹的方式研究了最佳的排胶时间和排胶温度,结果表明排胶温度240℃、排胶时间10min较为有利于铜厚膜中有机物的挥发。(3)以铜粉粒径、铜粉含量、玻璃粉含量为研究对象讨论各单因素对烧结温度、电极抗拉强度、E_(10)电压、抗氧化强度、形貌等的影响。结果表明:a.铜粉粒径提升,会使得烧结温度的升高,经济性上不利;而铜粉粒径的增大,使抗拉强度增大,E_(10)电压值较为合适,大粒径铜粉形成电极膜层抗空气氧化性能较优;综合分析认为1μm铜粉电极膜为较优异单因素条件。b.铜粉添加量增大,能明显提高电极膜层的抗拉强度和E_(10)电压值;SEM、XRD分析结果表明,铜导电膜层没有铜氧化物存在,铜粉添加量的增大,电极膜表面愈发平整,连接成良好的导电膜层;分析认为铜粉添加量80g为较为有利的单因素条件。c.抗拉强度随着玻璃粉添加量出现凸函数的变化,E_(10)电压出现凹函数变化;据SEM分析结果表明,玻璃粉过量对于抗拉强度和E_(10)电压都有弊端,玻璃粉添加量较少不能起到粘结导电填料的作用;综合分析认为玻璃粉添加量在5g为较有利的单因素条件。d.另行添加银粉对电极性能具有一定优势。据SEM和EDS图分析表明,银粉的添加能够改善电极膜层的致密度,提供更为有利的条件。整体反映出,银粉添加量多多益善,但一定量后,其对于铜电极为主要导电相的增益效果就不明显了。(4)以氢气作为还原气氛,对排胶后的铜电极钛酸锶压敏电阻器进行还原。结果表明氢气流量、氢气通入时间、氢气通入温度对于抗拉强度的影响都表现出先增后减的凸函数效果,对于E_(10)电压表现先减小后增大的凹函数。氢气流量250mL/min、氢气通入时间5min,氢气通入温度440℃为较为有利的单因素研究成果。
江涛, 黄莉莉, 江丽君[6]2005年在《非气氛炉烧结SrTiO_3基环形压敏电阻器》文中提出鉴于气氛炉设备昂贵,笔者提出用非气氛炉烧结SrTiO3基环形压敏电阻器。并研制了与之相匹配的SrTiO3基环形压敏电阻器双功能(电容–压敏)瓷料。采用电子陶瓷常规设备(箱式炉或隧道炉)与工艺技术,制备了电性能符合标准要求的SrTiO3基环形压敏电阻器产品:V10mA=3.0~30.0V,α=3~9,C=15.0~140nF。结果表明:非气氛炉烧结技术,具有成本低、易操作、效率高的优点。
宿元斌, 孙丽昙, 杨志坚, 范坤泰[7]2010年在《低压压敏电阻器的研究进展》文中进行了进一步梳理综述了目前国内外研究最多的低压压敏电阻器(ZnO系)、电容–压敏双功能压敏电阻器(SrTiO3系、TiO2系)及新型压敏电阻器(WO3系)的基本组分、掺杂种类、制备工艺、性能及主要应用的研究进展。讨论了在低压压敏电阻器研究和生产方面存在的问题,并对其发展方向进行了展望。
郭中正[8]2005年在《钛酸锶基多功能压敏陶瓷性能及微观结构研究》文中研究表明钛酸锶系电容—压敏双功能陶瓷是一种重要压敏材料,有压敏电压低、非线性系数高、介电常数高、介电损耗低等优点,是集高频噪声、猝发脉冲、浪涌吸收和自复位功能于一体的复合功能陶瓷。SrTiO_3压敏电阻广泛用于低压领域作为过压保护和浪涌吸收元件,如用于微直流电机及电源输入端抑制噪声、保护感性负载或可控硅开关、作旁路电容器等。本文从SrTiO_3压敏陶瓷的发展历史、研究现状出发,综述了其目前的市场前景和发展趋势,对其制备工艺、配方、性能及微观结构进行了初步探索,并进一步研究了表面层对SrTiO_3压敏陶瓷电性能的影响,得到了一些相关实验结果。 本实验主要采用氮气和石墨制造还原性气氛,用一次烧成法制备SrTiO_3压敏陶瓷。为与之作对比也兼用非气氛石墨还原工艺制备。实验表明后一种工艺制得的样品性能波动较大,但最佳性能优于前者,平均晶粒电阻率低于前者。 在(N_2+C)还原气氛下,以La_2O_3作单施主掺杂时,加入0.6mol%La_2O_3的样品有最低晶粒电阻率ρg(8Ω·cm)。加入量为1.5mol%时有较优综合电性能:V_(1mA)=6.35V,α=7.8,ε_r=5.57×10~4,tanδ=0.209。以Nb_2O_5和La_2O_3作双施主掺杂能同时提高二者的固溶度,0.3mol%Nb_2O_5+0.3mol%La_2O_3的配方有较优性能:V_(1mA)=8.64V,α=7.6,ε_r=3.1×10~4,tanδ=0.062。 相较MnCO_3,CuO作受主可降低V_(1mA)、提高ε_r,但α也下降;同时以CuO和MnCO_3作受主未必能优化性能,波谱分析可提供一定性解释。扫描电镜观察表明烧结温度提高可促进晶粒长大和均匀化,并形成较完善晶界层。波谱、能谱分析表明烧结助剂主要存在于多角晶界处。 本样品的驰豫频率小于100Hz,ε_r值在10~4Hz下仍可达10~4量级。 SrTiO_3压敏陶瓷存在表面氧化层,厚约60μm。随表面层逐渐被去除,V_(1mA)、α下降,ε_r、tanδ上升,材料内部为晶界及其势垒形成尚不完善的区域。能谱分析表明氧由表至里有浓度梯度。氧化热处理温度和时间的增加都会使V_(1mA)、α上升,ε_r、tanδ下降。化学吸附氧使界面态密度增加,是势垒形成的主要因素。 根据上述讨论,优化配方和工艺,以0.15mol%Nb_2O_5+0.75mol%La_2O_3作施主,得到本实验中的最优性能:V_(1mA)=5.81V,α=8.3,ε_r=5.18×10~4,tanδ=0.06。
李娅楠[9]2007年在《新型钛酸锶多功能压敏陶瓷制备技术研究》文中提出钛酸锶系电容——压敏双功能陶瓷是一种重要压敏材料，有压敏电压低、非线性系数高、介电常数高、介电损耗低等优点，是集高频噪声、猝发脉冲、浪涌吸收和自复位功能于一体的复合功能陶瓷。SrTiO_3压敏电阻广泛用于低压领域作为过压保护和浪涌吸收元件，如用于微直流电机及电源输入端抑制噪声、保护感性负载或可控硅开关、作旁路电容器等。本实验主要研究了钛酸锶粉体的制备、掺杂、成型，以及烧成工艺，最终制成具有双功能性的钛酸锶压敏陶瓷材料。具体研究内容如下：(1)采用先进的水热合成法制备钛酸锶粉体。以Sr(NO_3)_2和Ti(OC_4H_9)_4为原料，NaOH为矿化剂，乙醇和去离子水为介质，在水热反应釜中，制得粒径在100 nm左右的钛酸锶粉体。扫描电镜分析，合成的粉体颗粒大小均匀，有少量团聚。(2)粉体的掺杂。除采用传统的物理混合掺杂方法外，还初步探索性的在水热合成过程中直接进行施主和受主元素掺杂。经过X射线衍射分析，发现La~(3+)、Cu~(2+)均成功掺杂到合成钛酸锶粉体的晶相中。(3)粉体的成型研究。实验中采用先进的冷等静压成型方法，与干压制得坯体烧成后的致密度相比有明显提高，并在一定程度上降低了烧结温度。(4)烧成研究。实验中采用一次烧成法制备钛酸锶压敏陶瓷，其工艺与传统的二次烧成法相比更容易控制。烧成过程中，还原性气氛通常由H_2提供，这不仅增加了制备成本和工艺控制的难度，而且还存在制备过程中的安全性问题。本实验中，不通入氢气，而采用氩气和石墨结合，形成符合实验要求的还原性气氛。(5)实验中采用La_2O_3和Nb_2O_5双施主掺杂，制得SrTiO_3压敏材料的综合性能为：压敏电压18V，非线性系数α为4.6，相对介电常数ε=2.7×10~4，介电损耗D=0.078。
陈海芳[10]2006年在《二氧化钛系半导体双功能材料的研究》文中认为TiO_2压敏陶瓷是一种新型的半导体双功能元件，具有压敏电压低、非线性系数大和介电常数高等许多突出的优点，广泛用于低压领域中作为过压保护和浪涌吸收元件，具有较大的市场应用潜力。本文研究了不掺杂、Nb_2O_5单掺杂、Nb_2O_5和La_2O_3共掺杂、纳米TiO_2掺杂及稀土CeO_2掺杂等系列TiO_2压敏电阻的性能，并系统测试了不同配方、不同系列的TiO_2低压压敏陶瓷的微观结构，最后在晶界方面对不同系列样品的晶界偏析驱动力做了初步研究，取得了一些实验结果。在各系列样品性能中，经过多次实验发现，纳米掺杂改性的样品综合性能最优，且实验重复性、稳定性好。在纳米掺杂改性中，当烧结温度为1360℃时，[98.7mol％TiO_2(6wt％纳米TiO_2)]+0.6mol％Nb_2O_5+0.4mol％La_2O_3+0.3mol％SiO_2配方样品的综合性能最优。此时压敏电压为4.36V/mm。非线性系数为6.3，介电损耗为0.22，相对介电常数为9.7×10~4。且在纳米掺杂改性系列中，样品性能有随着烧结温度的升高，压敏电压降低，非线性系数升高的总体趋势。在稀土掺杂改性系列中，样品的烧结温度可降低至1240℃，且样品的综合性能较好，不过实验的重复性、稳定性不是很好。此外，通过晶界偏析驱动力分析，得出不同配方的TiO_2压敏电阻的晶界偏析驱动力因素，其结果有利于配方组成和微观结构的分析。样品的SEM照片表明，TiO_2压敏电阻的显微组织是由主晶相晶粒、少量的第二相和气孔组成。且根据配方组成的不同，晶粒的大小，第二相和气孔的多少不同。第二相的XRD表明，主晶相是TiO_2和少量的LaNbTiO_6、La_4Ti_9O_(24)及NbO_2。最后参照工厂环形SrTiO_3压敏电阻的相关技术参数，完成了TiO_2压敏电阻元件的设计与试制。模具尺寸为：Φ处=15.0mm，Φ内=9.0mm，d=1.2～1.5mm。
参考文献：
[1]. 环形压敏电阻器的研究与制备[D]. 杨俊叁. 西北大学. 2003
[2]. 高压二氧化钛环形压敏电阻器的研制[D]. 孙质彬. 中国海洋大学. 2012
[3]. 水热法制备钛酸锶及其在环形压敏电阻器中的应用[D]. 李维强. 中国海洋大学. 2012
[4]. 环形压敏电阻器的导电模型[J]. 李建英, 庄严, 李盛涛, 屠德民. 压电与声光. 1999
[5]. 铜电子浆料的制备及其在钛酸锶压敏电阻器上的应用[D]. 张凯. 南昌大学. 2018
[6]. 非气氛炉烧结SrTiO_3基环形压敏电阻器[J]. 江涛, 黄莉莉, 江丽君. 电子元件与材料. 2005
[7]. 低压压敏电阻器的研究进展[J]. 宿元斌, 孙丽昙, 杨志坚, 范坤泰. 电子元件与材料. 2010
[8]. 钛酸锶基多功能压敏陶瓷性能及微观结构研究[D]. 郭中正. 昆明理工大学. 2005
[9]. 新型钛酸锶多功能压敏陶瓷制备技术研究[D]. 李娅楠. 沈阳工业大学. 2007
[10]. 二氧化钛系半导体双功能材料的研究[D]. 陈海芳. 昆明理工大学. 2006