zno-bi_2o_3基压敏电阻低温烧结及掺杂改性研究

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1、分类号TM283单位代码10447密级无研究生学号1210180202硕士学位论文论文题目ZnO-Bi2O3基压敏电阻低温烧结及掺杂改性研究作者姓名马帅专业名称材料学指导教师姓名徐志军教授学院材料科学与工程学院论文提交日期2015年4月原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承

2、担本声明的法律责任。学位论文作者签名：日期导师签名：日期学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解聊城大学有关保留、使用学位论文的规定，即：聊城大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权聊城大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：日期导师签名：日期聊城大学硕士学位论文摘要ZnO-Bi2O3基压敏电阻器具有优异的压敏性能，广泛应用于电路的过压保护和浪涌电流吸收等方面，是目前研究最广泛的压敏陶

3、瓷体系。随着现代电子技术的发展，叠片式压敏电阻器的应用愈加广泛。为了降低其成本，使用纯银作为内电极材料，则需要降低ZnO压敏陶瓷的烧结温度，同时要求压敏陶瓷具有优良的压敏性能。本论文通过添加低熔点烧结助剂的方法尝试降低烧结温度，并研究了不同元素对ZnO压敏电阻的影响。本文主要内容包括：1.研究了低熔点烧结助剂B2O3对ZnO-Bi2O3基压敏电阻烧结温度和压敏性能的影响。结果表明添加少量的B2O3，可以将ZnO压敏陶瓷的烧结温度降至850℃，并通过B2O3和Bi2O3生成Bi4B2O9焦绿石相的方式改善ZnO压敏陶瓷的压

4、敏性能。在B2O3的添加量为0.5mol%时，得到非线性系数为56.8、漏电流为0.3μA、压敏场强为486V/mm的压敏电阻。2.研究了不同价态Co对ZnO压敏电阻的影响。研究发现Co元素在低温烧结时可以有效的提高压敏电阻的压敏性能，并且不同价态Co的氧化物对压敏性能的提高程度有所不同，其中以Co3O4的促进作用最为优异。对其微观结构特征进行研究发现，Co离子可以扩散至ZnO的晶格结构中，最终均匀分布在晶粒和晶界处。氧化钴的加入改变了晶界区域的导电特性，提高了陶瓷的压敏性能，同时压敏场强的增大程度很小。通过试验发现，在

5、Zn-Bi-B体系中加入0.6mol%的Co3O4，880℃保温4h烧结得到的压敏电阻的压敏场强为260V/mm，漏电流为2.8μA，非线性系数为29。3.选择SnO2作为添加剂对ZnO-Bi2O3-Co2O3三元系进行掺杂改性研究，试验结果表明，Sn元素可以扩散至ZnO晶格中，改变ZnO的晶格常数，并且能有效的减小压敏电阻的漏电流，同时发现当SnO2和Bi2O3的摩尔比达到3:7时，Bi2O3才会和SnO2发生反应，生成焦绿石相。4.研究了Cr2O3对ZnO-Bi2O3-MnO2系压敏电阻微观结构和电学性能的影响。试验

6、结果表明，随着Cr含量的增加，ZnO压敏陶瓷的第二相发生连续变化。当Cr2O3的添加量为0.2mol%时，陶瓷的晶粒尺寸明显增大，从而大幅度降低陶瓷的压敏场强，但非线性系数也同时降低。i聊城大学硕士学位论文5.研究了Cr元素以预合成相形式掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响。将一定摩尔比的Bi2O3/Cr2O3在750℃进行预烧，生成Bi-Cr-O合成相后，然后添加到ZnO-Bi2O3基压敏陶瓷粉体中，进行试验研究。结果表明，添加5wt%该合成相不仅可以降低压敏场强，同时还可以提高压敏电阻的非线性系数。在930℃烧结时可以得到

7、压敏场强为221V/mm、漏电流为0.1μA、非线性系数高达50的ZnO压敏电阻。关键词：ZnO；压敏陶瓷；低温烧结；非线性特征；掺杂ii聊城大学硕士学位论文ABSTRACTZnO-Bi2O3basedvaristorshavebeenwidelyusedassurgeprotectiondevicesinelectricalandelectronicsystemsduetotheirhighlynonlinearcurrent-voltage(I-U)characteristics,whicharealsothemos

8、twidelystudiedsystemsofvaristors.Withthedevelopmentofthetechnologyofelectronics,multilayerchipvaristorshavebeenusedmoreandmorewidely.Inordertoreducethemanufact