Cr、Co、Mn磁性对ZnO压敏特性影响的机理研究

研究了不同浓度Cr、Co和Mn的掺杂对ZnO-PbO-B2O3陶瓷压敏特性的影响.实验表明,ZnO平均晶粒尺寸随各元素掺杂量增加而逐渐变大,压敏电压也随之升高,非线性系数随各元素掺杂量增加而先增大后减小,漏电流先减小后增大.分析认为,过渡族金属元素掺杂对ZnO压敏材料电性能的影响不仅与电子的能级有关,与其自旋特性也紧密相连.ZnO中掺杂的Cr、Mn、Co元素随机取代其中的部分Zn原子后,Cr2+、Mn2+、Co2+在ZnO中产生局域磁矩,会对与其取向不同的自旋电子产生强的散射,这样可增大ZnO陶瓷电阻率和提高其非线性特性.     

掺杂对低压ZnO压敏陶瓷材料显微结构及性能的影响

本文探讨了多种金属氧化物对ＺｎＯ－Ｂｉ＿２Ｏ＿３－ＴｉＯ＿２系材料的改性作用和对其微结构的影响，为得到预定性能的材料提供了掺杂方面的实验依据。     

硼硅玻璃掺杂对ZnO压敏电阻器电性能的影响

研究结果表明 ,硼硅玻璃料的掺入超过一定量时会使压敏电场上升。当玻璃料含量占初始配方总质量的 5 %时 ,压敏电场最小 ,非线性系数最小 ,漏电流最大 ;当玻璃料含量占 5 %～ 10 %时 ,随玻璃料掺入量的增加 ,非线性系数明显上升 ,漏电流迅速减小 ,压敏电场迅速上升。     

Nb掺杂对ZnO压敏陶瓷电学性能的影响

研究了Nb2O5对ZnO压敏材料电学性能的影响。当x(Nb2O5)从0增加到1％时，ZnO压敏电阻的击穿电压从209V／mm降至0．70V／mm，40Hz时，样品电阻从0．21MΩ降至48．3Ω，1kHz时的相对介电常数从831增大到42200。晶界势垒高度测量表明：在实验范围内，Nb对势垒高度的影响较小。ZnO晶粒的变大是压敏电压急剧降低和介电常数增大的主要原因。对Nb掺杂量的增加引起样品阻抗减小的根源进行了解释。     

纳米ZnO掺杂对压敏阀片电性能和组织的影响

研究了纳米级ZnO粉料对压敏阀片的压敏电压、漏电流和压比的影响,并对其微观结构进行了分析研究,从理论上探讨了纳米ZnO影响压敏阀片电性能与微观结构的机理。研究结果表明,氧化锌压敏阀片中加入纳米ZnO后,其压敏电压显著提高。在质量分数为0~30%的范围内,随着纳米ZnO含量的增加,压敏阀片的压敏电压明显提高,其压比也呈升高趋势。当纳米ZnO含量为30%时,压敏电压约达547.54 V/mm,压比为1.149。在0~10%的范围内,随着纳米ZnO含量的增加,压敏阀片的漏电流呈下降趋势,而在10%~30%的时,漏电流又随纳米ZnO的含量的增加而升高。当纳米ZnO的含量为10%时,漏电流最小,为0.6 mA。     

Na掺杂对ZnO压敏材料电学性能的影响

研究了Na2CO3对ZnO压敏材料电学性能的影响。当掺入的Na2CO3之摩尔分数x从0增加到0.2%时,ZnO压敏材料的击穿电压从209 V/mm增加到934 V/mm,1 kHz时的相对介电常数从1 158降到57。晶界势垒高度测量表明:在实验范围内,Na对势垒高度的影响较小。ZnO晶粒的变小是压敏电压急剧升高和介电常数减小的主要原因。对Na2CO3掺杂量的增加引起ZnO晶粒减小的原因进行了解释。     

ZnO压敏陶瓷溅射金属化的研究

采用直流磁控溅射工艺实现氧化锌压敏陶瓷的金属化,提出以三层电极膜系(镍铬/铜/银)的结构来获得更优的机械性能和电性能。与传统丝印烧结银浆金属化工艺相比,磁控溅射工艺绿色环保,溅射电极的厚度可控,与基底的附着力更强,且具有更优的电性能。研究结果表明,采用磁控溅射工艺,膜层附着力可以从9.7 MPa提高到13.9 MPa;器件的非线性系数和压敏电压分别增加了45.5%和5.6%,漏电流降低了55%;经过125℃、100h的高温负荷寿命试验后,压敏电压变化率从1.32%降低到了0.61%。对于氧化锌压敏电阻,磁控溅射法制备的三层膜电极的电气性能、机械性能和可靠性均远优于烧银电极,具有良好的应用前景。     

液相掺杂对ZnO压敏电阻器性能的影响

采用Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ等元素液相掺杂，制得了高能和高压ＺｎＯ压敏电阻器，通过与氧化物掺杂制得的电阻进行比较，结果表明，掺同样含量Ｃｏ时，液相掺杂的高能压敏电阻器大电流区的Ｉ－Ｖ曲线上翘，将Ｃｏ的含量减半，得到了性能全面优于氧化物掺杂的高能压敏电阻器。在高压ＺｎＯ压敏电阻器配方中，采用Ａｌ液相掺杂，能有效地改善大电流区的非线性。     

K+对ZnO压敏陶瓷电性能的影响

采用传统的陶瓷工艺,制备了ZnO压敏陶瓷。研究了K+掺杂量对ZnO压敏陶瓷电性能的影响。结果表明:当x(K+)小于40×10–6时,对其电性能几乎没有影响;但若x(K+)超过60×10–6后,由于K+在晶界和三角区的大量偏析,破坏了晶界层的稳定,导致其浪涌电流耐受能力严重劣化。     

TiO_2掺杂对低压ZnO压敏电阻性能的影响

研究了 Ti O2 掺杂量及制备工艺对 Zn O压敏电阻性能的影响。Ti O2 掺杂超过一定量时 ,压敏场强就不再降低 ,而非线性系数却一直下降 ,漏流迅速增大 ,使性能劣化。因此 ,要控制 Ti O2 掺杂量在适当范围内。粉料煅烧温度和烧成温度的高低也直接影响 Zn O压敏电阻性能。     

纳米ZnO掺杂压敏电阻电位梯度与显微组织研究

在制备ZnO压敏电阻的原料中加入纳米级ZnO粉料，研究了纳米级粉料对ZnO压敏电阻的压敏电位梯度的影响，并对其微观组织进行了分析研究，从理论上探讨了纳米ZnO影响ZnO压敏电阻压敏电位梯度与组织的机理．研究结果表明，压敏电阻中加入纳米ZnO后，其压敏电位梯度显著提高，纳米ZnO(质量分数)在0-30%的成分范围内，随着纳米ZnO含量的增加，ZnO压敏电阻的压敏电位梯度明显提高．其原因是纳米ZnO加入到ZnO压敏电阻中，使晶粒尺寸减小所致．     

MgO对ZnO压敏电阻电性能的影响

研究了ＭｇＯ掺杂对ＺｎＯ压敏电阻电性能的影响。结果表明，ＭｇＯ含量增加，压敏场强Ｅ１ｍａ＝Ｖ１ｍＡ／ｄ上升，通流能力增强，非线性指数α和漏电流ＩＬ变化不大。文中还对上述结果进行了理论分析。     

Sr引起的(Co,Ta)掺杂SnO2压敏陶瓷的晶粒尺寸效应

研究了SrCO3对(Co,Ta)掺杂的SnO2压敏陶瓷的微观结构和电学性质的影响。当x(SrCO3)从0增加到2.5%,该SnO2压敏陶瓷的压敏临界电场强度从318V/mm猛增到3624V/mm,而相对介电常数从1509大幅降至69。当x(SrCO3)为2.0%时,样品的压敏电场和非线性系数分别为2204V/mm和24;添加x(SrCO3)为2.5%的样品的压敏电场和非线性系数分别为3624V/mm和22。     

ZnO压敏电阻稳定性的研究

本文从含ＴｉＯ２低压压敏材料入手，研究了ＨＮＯ３处理及热处理工艺对ＺｎＯ压敏电阻器性能的影响，并讨论了交流冲击下的电压稳定性，通过处理，其非线性系数ａ上升，漏电流ＩＬ下降，尤其耐冲击能力大有改观。     

利用光电子能谱研究氧化锌压敏电阻界面电输运特性

采用X射线光电子能谱(XPS)对比分析纯氧化锌陶瓷和氧化锌压敏电阻的界面特性。结果表明,纯氧化锌陶瓷晶粒平均尺寸小于10 祄,掺杂材料有利于ZnO晶粒均匀生长。界面上O/Zn原子数量比值等于2.58,但界面势垒不到10 mV,其体电阻率在2.36~47.97佟m。价电子谱发现:室温下仅纯ZnO费米能级附近有载流子分布,这表明:压敏电阻界面有陷阱态,氧化锌压敏电阻界面电输运特性需用载流子陷阱对双肖特基势垒进行补充。     

Cu掺杂对ZnO氧化物电子结构与电输运性能的影响

采用平面波超软赝势密度泛函理论计算的方法研究了p型Cu掺杂的纤锌矿结构氧化物ZnO的电子结构,在此基础上分析了其电输运性能。计算结果表明,Cu掺杂ZnO氧化物具有0.6eV的直接带隙,且为p型半导体,在导带和价带中都出现了由Cu电子能级形成的能带,体系费米能级附近的能带主要由Cup态、Cud态和Op态电子构成,且他们之间存在着强相互作用。电输运性能分析结果表明,Cu掺杂的ZnO氧化物价带中的载流子有效质量较大,导带中的载流子有效质量较小;其载流子输运主要由Cup态、Cud态、Op态电子完成,且需要载流子（空穴和电子）跃迁的能隙宽度较未掺杂的ZnO氧化物减小。     

叠层片式ZnO压敏电阻器配方研究

研究了以ZnO-Bi2O3-SiO2系为基础,适当添加Co、Mn、Sb、Cr、Ni等金属氧化物的叠层片式ZnO压敏电阻器配方。通过严格控制Bi2O3及SiO2的含量,较好地解决了瓷料与银鈀内电极的共烧问题,且电性能优良。其瓷料的特点是烧结温度低(<1050℃),产品非线性系数高(≥25),泄漏电流小(<5μA),限制电压低(V1A/V1mA<1.70),通流能量大(≥1800A/cm2)。     

BaBSi玻璃对ZnVSb基压敏电阻结构与性能的影响

通过传统工艺制备出Ba-B-Si玻璃相掺杂的Zn-V-Sb基压敏电阻材料,研究了其微观结构及性能。结果表明,Ba-B-Si玻璃相的掺杂能降低Zn-V-Sb基压敏电阻试样的烧结温度,玻璃相中B2O3的含量过多,会使ZnO压敏电阻材料的伏安(V-I)特性变差;而Ba2 含量的增加,使ZnO压敏电阻材料的非线性系数上升。