掺杂氧化锌线性电阻电学性能和阻温系数的研究
发布时间：2021-11-12 22:31
氧化锌线性电阻因其体积小,质量轻,高温下不易被氧化,线性性能优异等优点,广泛应用于电子-电力行业。由于现代电力传输系统的不断升级,使得氧化锌线性电阻在保证其优秀线性性能的同时需进一步降低阻温系数,提高其在交流电路中的稳定性。本文采用固相烧结法制备出氧化锌线性电阻,研究了不同掺杂剂对其电学性能和阻温系数的影响,通过对实验结论的总结与延伸,对比分析了不同元素掺杂对氧化锌线性电阻阻温系数的影响规律。（1）研究了主要成分MgO掺杂对氧化锌线性电阻线性性能和阻温系数的影响。研究表明:掺杂剂MgO的适量添加降低了晶界势垒高度,获得了较好的线性性能,使ZnO晶粒间电阻呈现正温度系数特性,增大了样品的阻温系数。当MgO掺杂量为5wt%时,氧化锌线性电阻的综合性能最好,非线性系数为1.03,阻温系数为-5.45 × 10-3/℃。在最佳基础配方体系中加入La2O3,研究了其对氧化锌线性电阻电学性能和阻温系数的影响。研究表明:La3+可作为施主掺杂降低氧化锌线性电阻的非线性系数,生成具有负温度系数特性的LaAl3相,降低了阻温系数。当La2O3掺杂量为1wt%时,氧化锌线性电阻的线性系数为1.09,阻温系...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１?－丨Ｚ?ｎ?０的晶体结构??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺｎＯ??
文???目前，氧化锌线性电阻内常见的掺杂剂有Ｍｇ０，Ａｈ０３，Ｓｉ０２，Ｔｉ０２等金属氧??化物，他们通过生成尖晶石相，改善微观结构，改良氧化锌线性电阻的线性伏安??特性。部分非饱和过渡金属氧化物（例如Ｂｉ，Ｐｒ）的添加反而提高晶界势垒高??度，使得氧化锌陶瓷电阻的非线性系数变大，线性性能降低，一般适用于氧化??锌压敏电阻的制备ｍ．２４ｉ。??晶界?ＺｎＯ晶粒?ＺｎＯ?ｆａ？??＝ｌＣ?｜｜???ＥＣ??—?ＥＦＧ??Ｅｆｂ?■：??Ｉ?ｍ?Ｉ?＼ｆＭｌ??图１－２捧杂前晶粒、晶界的费米能级?图１－３捧杂后晶粒、晶界的费米能级??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ?Ｆｉｇ．?１－３?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ??ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ｂｅｆｏｒｅ?ｄｏｐｉｎｇ?ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ａｆｔｅｒ?ｄｏｐｉｎｇ??氧化锌线性电阻作为一种多晶相组合的复合烧结体，其烧结过程主要以固??相传质为主，伴随少量液相的生成。根据“渗流导电”理论以及合成型电阻的??导电机理可知。在复合型陶瓷电阻中，只有当导电颗粒相互接触，形成“导电??链”，电阻体才可以导电。在氧化锌陶瓷电阻中，ＺｎＯ晶体互相接触形成导电网??络，尖晶石相弥散分布在ＺｎＯ晶体之间，其微观结构如图１－４所示。??纖??ｉ?，）ＺｎＯ?ｐｈａｓｅ參?Ｓｐｉｎｅｌ?ｐｈａｓｅ??图１－４氧化辞线性电阻的微观结构图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｚｉｎｃ?ｏｘｉｄｅ?ｌｉｎｅａｒ?ｒｅｓｉｓｔｏｒ??在氧化锌线性电阻内，常见的尖晶石相有锌铝尖
文???目前，氧化锌线性电阻内常见的掺杂剂有Ｍｇ０，Ａｈ０３，Ｓｉ０２，Ｔｉ０２等金属氧??化物，他们通过生成尖晶石相，改善微观结构，改良氧化锌线性电阻的线性伏安??特性。部分非饱和过渡金属氧化物（例如Ｂｉ，Ｐｒ）的添加反而提高晶界势垒高??度，使得氧化锌陶瓷电阻的非线性系数变大，线性性能降低，一般适用于氧化??锌压敏电阻的制备ｍ．２４ｉ。??晶界?ＺｎＯ晶粒?ＺｎＯ?ｆａ？??＝ｌＣ?｜｜???ＥＣ??—?ＥＦＧ??Ｅｆｂ?■：??Ｉ?ｍ?Ｉ?＼ｆＭｌ??图１－２捧杂前晶粒、晶界的费米能级?图１－３捧杂后晶粒、晶界的费米能级??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ?Ｆｉｇ．?１－３?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ??ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ｂｅｆｏｒｅ?ｄｏｐｉｎｇ?ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ａｆｔｅｒ?ｄｏｐｉｎｇ??氧化锌线性电阻作为一种多晶相组合的复合烧结体，其烧结过程主要以固??相传质为主，伴随少量液相的生成。根据“渗流导电”理论以及合成型电阻的??导电机理可知。在复合型陶瓷电阻中，只有当导电颗粒相互接触，形成“导电??链”，电阻体才可以导电。在氧化锌陶瓷电阻中，ＺｎＯ晶体互相接触形成导电网??络，尖晶石相弥散分布在ＺｎＯ晶体之间，其微观结构如图１－４所示。??纖??ｉ?，）ＺｎＯ?ｐｈａｓｅ參?Ｓｐｉｎｅｌ?ｐｈａｓｅ??图１－４氧化辞线性电阻的微观结构图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｚｉｎｃ?ｏｘｉｄｅ?ｌｉｎｅａｒ?ｒｅｓｉｓｔｏｒ??在氧化锌线性电阻内，常见的尖晶石相有锌铝尖
【参考文献】：
期刊论文
[1]尖晶石型CuAl2O4的制备及可见光催化性能[J]. 张旭光,马云飞. 机械工程材料. 2018(09)
[2]NTC热敏电阻的研究现状及发展方向[J]. 贺晓金,张晋敏. 电子技术与软件工程. 2016(10)
[3]Al掺杂浓度对ZnO陶瓷释能电阻材料性能的影响[J]. 杨胜辉,邓宏,韦敏,邓雪然. 发光学报. 2014(06)
[4]MgO掺杂对ZnO基线性电阻陶瓷性能的影响[J]. 何日青,杨传仁,陈宏伟,张继华,赵强. 压电与声光. 2013(04)
[5]氧化锌压敏电阻老化过程中非线性系数变化的研究[J]. 杨仲江,张枨,柴健,李祥超,汝洪博. 电子元件与材料. 2011(09)
[6]掺杂对Ni-Mn-O系NTC热敏陶瓷及其电学性能的影响[J]. 王忠兵,吴蕾,赵肃莹,韩效钊. 硅酸盐学报. 2009(06)
[7]高压断路器的抗震性能分析[J]. 李旭,鞠彦忠,李霞. 华东电力. 2009(04)
[8]TiO2压敏电阻的研究与应用[J]. 袁明军,崔文权,李苹,冯良荣. 材料科学与工艺. 2008(06)
[9]Cu元素对氧化锌压敏电阻性能的影响[J]. 洪俊伟,章来平,邴绍同,孙丹峰. 电瓷避雷器. 2008(05)
[10]氧化锌线性电阻中性点接地电阻器[J]. 彭济南,叶德平,陈敬. 电瓷避雷器. 2001(06)
硕士论文
[1]氧化锌复合导电陶瓷的制备与性能表征[D]. 刘谦.陕西科技大学 2017
[2]ZnO陶瓷释能电阻材料的研究[D]. 杨胜辉.电子科技大学 2014
[3]掺杂CuO、Nb2O5和Sb2O3对ZnO压敏陶瓷电性能及微结构的影响[D]. 雷镇全.广西大学 2013
[4]高温NTC热敏陶瓷材料的研究[D]. 杨涛.电子科技大学 2013
本文编号：3491755
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１?－丨Ｚ?ｎ?０的晶体结构??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺｎＯ??
文???目前，氧化锌线性电阻内常见的掺杂剂有Ｍｇ０，Ａｈ０３，Ｓｉ０２，Ｔｉ０２等金属氧??化物，他们通过生成尖晶石相，改善微观结构，改良氧化锌线性电阻的线性伏安??特性。部分非饱和过渡金属氧化物（例如Ｂｉ，Ｐｒ）的添加反而提高晶界势垒高??度，使得氧化锌陶瓷电阻的非线性系数变大，线性性能降低，一般适用于氧化??锌压敏电阻的制备ｍ．２４ｉ。??晶界?ＺｎＯ晶粒?ＺｎＯ?ｆａ？??＝ｌＣ?｜｜???ＥＣ??—?ＥＦＧ??Ｅｆｂ?■：??Ｉ?ｍ?Ｉ?＼ｆＭｌ??图１－２捧杂前晶粒、晶界的费米能级?图１－３捧杂后晶粒、晶界的费米能级??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ?Ｆｉｇ．?１－３?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ??ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ｂｅｆｏｒｅ?ｄｏｐｉｎｇ?ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ａｆｔｅｒ?ｄｏｐｉｎｇ??氧化锌线性电阻作为一种多晶相组合的复合烧结体，其烧结过程主要以固??相传质为主，伴随少量液相的生成。根据“渗流导电”理论以及合成型电阻的??导电机理可知。在复合型陶瓷电阻中，只有当导电颗粒相互接触，形成“导电??链”，电阻体才可以导电。在氧化锌陶瓷电阻中，ＺｎＯ晶体互相接触形成导电网??络，尖晶石相弥散分布在ＺｎＯ晶体之间，其微观结构如图１－４所示。??纖??ｉ?，）ＺｎＯ?ｐｈａｓｅ參?Ｓｐｉｎｅｌ?ｐｈａｓｅ??图１－４氧化辞线性电阻的微观结构图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｚｉｎｃ?ｏｘｉｄｅ?ｌｉｎｅａｒ?ｒｅｓｉｓｔｏｒ??在氧化锌线性电阻内，常见的尖晶石相有锌铝尖
文???目前，氧化锌线性电阻内常见的掺杂剂有Ｍｇ０，Ａｈ０３，Ｓｉ０２，Ｔｉ０２等金属氧??化物，他们通过生成尖晶石相，改善微观结构，改良氧化锌线性电阻的线性伏安??特性。部分非饱和过渡金属氧化物（例如Ｂｉ，Ｐｒ）的添加反而提高晶界势垒高??度，使得氧化锌陶瓷电阻的非线性系数变大，线性性能降低，一般适用于氧化??锌压敏电阻的制备ｍ．２４ｉ。??晶界?ＺｎＯ晶粒?ＺｎＯ?ｆａ？??＝ｌＣ?｜｜???ＥＣ??—?ＥＦＧ??Ｅｆｂ?■：??Ｉ?ｍ?Ｉ?＼ｆＭｌ??图１－２捧杂前晶粒、晶界的费米能级?图１－３捧杂后晶粒、晶界的费米能级??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ?Ｆｉｇ．?１－３?Ｆｅｒｍｉ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｇｒａｉｎｓ?ａｎｄ?ｇｒａｉｎ??ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ｂｅｆｏｒｅ?ｄｏｐｉｎｇ?ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ａｆｔｅｒ?ｄｏｐｉｎｇ??氧化锌线性电阻作为一种多晶相组合的复合烧结体，其烧结过程主要以固??相传质为主，伴随少量液相的生成。根据“渗流导电”理论以及合成型电阻的??导电机理可知。在复合型陶瓷电阻中，只有当导电颗粒相互接触，形成“导电??链”，电阻体才可以导电。在氧化锌陶瓷电阻中，ＺｎＯ晶体互相接触形成导电网??络，尖晶石相弥散分布在ＺｎＯ晶体之间，其微观结构如图１－４所示。??纖??ｉ?，）ＺｎＯ?ｐｈａｓｅ參?Ｓｐｉｎｅｌ?ｐｈａｓｅ??图１－４氧化辞线性电阻的微观结构图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｚｉｎｃ?ｏｘｉｄｅ?ｌｉｎｅａｒ?ｒｅｓｉｓｔｏｒ??在氧化锌线性电阻内，常见的尖晶石相有锌铝尖
【参考文献】：
期刊论文
[1]尖晶石型CuAl2O4的制备及可见光催化性能[J]. 张旭光,马云飞. 机械工程材料. 2018(09)
[2]NTC热敏电阻的研究现状及发展方向[J]. 贺晓金,张晋敏. 电子技术与软件工程. 2016(10)
[3]Al掺杂浓度对ZnO陶瓷释能电阻材料性能的影响[J]. 杨胜辉,邓宏,韦敏,邓雪然. 发光学报. 2014(06)
[4]MgO掺杂对ZnO基线性电阻陶瓷性能的影响[J]. 何日青,杨传仁,陈宏伟,张继华,赵强. 压电与声光. 2013(04)
[5]氧化锌压敏电阻老化过程中非线性系数变化的研究[J]. 杨仲江,张枨,柴健,李祥超,汝洪博. 电子元件与材料. 2011(09)
[6]掺杂对Ni-Mn-O系NTC热敏陶瓷及其电学性能的影响[J]. 王忠兵,吴蕾,赵肃莹,韩效钊. 硅酸盐学报. 2009(06)
[7]高压断路器的抗震性能分析[J]. 李旭,鞠彦忠,李霞. 华东电力. 2009(04)
[8]TiO2压敏电阻的研究与应用[J]. 袁明军,崔文权,李苹,冯良荣. 材料科学与工艺. 2008(06)
[9]Cu元素对氧化锌压敏电阻性能的影响[J]. 洪俊伟,章来平,邴绍同,孙丹峰. 电瓷避雷器. 2008(05)
[10]氧化锌线性电阻中性点接地电阻器[J]. 彭济南,叶德平,陈敬. 电瓷避雷器. 2001(06)
硕士论文
[1]氧化锌复合导电陶瓷的制备与性能表征[D]. 刘谦.陕西科技大学 2017
[2]ZnO陶瓷释能电阻材料的研究[D]. 杨胜辉.电子科技大学 2014
[3]掺杂CuO、Nb2O5和Sb2O3对ZnO压敏陶瓷电性能及微结构的影响[D]. 雷镇全.广西大学 2013
[4]高温NTC热敏陶瓷材料的研究[D]. 杨涛.电子科技大学 2013
本文编号：3491755
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