ZnO压敏陶瓷的发展现状

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(完整word版)半导体陶瓷的研究现状与发展前景

(完整word版)半导体陶瓷的研究现状与发展前景

半导体陶瓷的研究现状与发展前景摘要:半导体陶瓷是当今世界迅速发展的一项高新技术领域。

随着电子工业的高速发展, 发展半导体陶瓷正面临着许多急待解决的重要问题。

本文对热敏、气敏、湿敏、压敏、光敏等五类半导体陶瓷的基本原理, 主要陶瓷材料以及优越特性的应用进行了简要叙述, 对半导体陶瓷现状及发展趋势进行了分析探讨, 并针对共性问题提出了某些看法和建议。

关键词:半导体陶瓷; 现状; 发展前景引言:半导体陶瓷是敏感元器件及传感器技术的关键材料, 是当今世界迅速发展的一项高新技术领域, 它与现代信息技术、通讯技术、计算机技术密切相关,它的研究开发乃至生产, 涉及到物理、化学、材料科学与工程等多种学科,因此,半导体陶瓷属技术密集和知识密集型产业。

日本产品在世界市场上占绝对优势地位。

美国, 欧洲也占有相当数量。

相比之下我国半导体陶瓷起步较晚,产品性能、生产水平和国际先进水平相比还有明显差距。

改革开放以来, 随着电子工业的高速发展, 对半导体陶瓷的要求愈来愈高,发展半导体陶瓷正面临着许多急待解决的重要问题, 本文就半导体陶瓷国内外现状及发展趋势进行探讨, 提出一些粗浅的看法进行商榷, 以期推动我国半导体陶瓷产业进一步发展。

1 现状及发展前景半导体陶瓷品种繁多, 具有产业规模生产的主要有: 热敏、气敏、湿敏、压敏及光敏电阻器等。

1. 1 热敏热敏电阻器一般可分为正温度系数( PTC) , 负温度系数(NTC) 和临界温度电阻器(CTR) 三类。

PTC 热敏电阻器以BaTiO3或BaT iO3固溶体为主晶相的半导体陶瓷元件。

在一定的温度范围内,其阻值随温度的增加而增加, 表现出所谓的PTC 效应。

按材料居里点(T c) 可分为低温、高温, 按阻值可分为低阻、高阻, 按使用电压可分为低压、常压和高压, 按曲线陡度可分为缓变型和开关型。

PTC 热敏电阻器的实用化基本上是从20 世纪60 年代开始的, 到70 年代中期得到了很大的发展, 各种不同用途的PTC 热敏电阻元件相继出现。

ZnO压敏陶瓷的研究进展概要

ZnO压敏陶瓷的研究进展概要

ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要:ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种,它是以ZnO为主原料,通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。

本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手,对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨,并针对某些共性问题提出自己的一些看法。

关键词:ZnO压敏陶瓷;掺杂;制备;发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料,它是以ZnO主为体,添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。

ZnO压敏陶瓷的研究进展

ZnO压敏陶瓷的研究进展

ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要:ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种,它是以ZnO为主原料,通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。

本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手,对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨,并针对某些共性问题提出自己的一些看法。

关键词:ZnO压敏陶瓷;掺杂;制备;发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料,它是以ZnO主为体,添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。

活性氧化锌的发展现状 丹柯锌业分析

活性氧化锌的发展现状 丹柯锌业分析

活性氧化锌是一种应用前景广阔的新型功能材料。

我国氧化锌行业现状氧化锌是无机化工锌盐系列中的一个重要分支。

随着信信技术的开展,使氧化锌的许多特性被人们重新重视起来。

氧化锌所具有的特性功用被开发运用到新兴的行业中,成为国民经济建立中不可短少的重要化工原料和新型资料。

就活性氧化锌的发展前景为您分析一二,希望可以给您提供参考。

活性氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间,是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品,表现出许多特殊的性质,如非迁移性、荧光性、压电性、吸
收和散射紫外线能力等,利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能,可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。

国内外多以火法选冶低级氧化锌或闪锌矿锌焙砂为原料,采用酸解浸取工艺或氨碳酸铵浸取工艺生产活性氧化锌。

其中,我国生产活性氧化性的传统方法是酸浸法,这种方法是以低品级的氧化锌或锌矿砂为原料与稀硫酸反应,得到粗氧化锌,再经过氧化、还原除去杂质后,制得精硫酸锌溶液,经中和反应后得碱式碳酸锌,再经过滤、干燥、焙烧制得活性氧化锌。

目前活性氧化锌的产品单一, 种类规格比较少,只要少数企业有自主开发的技术。

活性氧化锌氧化锌具有普遍使用范畴,许多高科技企业所用的氧化锌根本无法满足需要进口,被国外生产的氧化锌垄断。

综上所述,活性氧化锌行业既是传统行业又是新兴行业。

我国氧化锌行业要抓住机遇,面对应战,积极进取,以科技提升行业程度,开展新型氧化锌,开发有自主知识产权的高功能氧化锌,不断满足国民经济高速开展的需求。

最后如果您想进一步了解更多咨询请关注洛阳丹柯锌业。

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低温烧结ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究

低温烧结ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究
雷 鸣 等:低温烧结 ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究
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低温烧结 ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究


鸣,成鹏飞,李盛涛
(西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室,陕西 西安 710049) 摘 要: 研究了不同硼硅玻璃配方及相关工艺对低温
烧结(1000℃和 1050℃下烧结)ZnO 玻璃系压敏陶 瓷致密化过程和电气性能的影响。发现含较多 PbO 和少量 ZnO 的 G1 玻璃具有较合适的软化点温度和较 好的晶粒润湿性,对应试样的电气性能最好;坯体初 始密度、保温时间、降温速率和烧结气氛都显著影响 着试样的烧结性能和电气性能。 关键词:ZnO 压敏陶瓷;硼硅玻璃;致密化;电气性能 中图分类号:TM28 文章编号:1001-9731(2004)增刊 文献标识码:A
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雷 鸣 等:低温烧结 ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究
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晶粒润湿性差,使得试样 S2.1 晶粒尺寸最小,平均 击穿场强 EB 最大。然而,烧结过程中硼硅玻璃会在 晶界处重结晶,产生 5ZnO·2B2O3 和 2ZnO·SiO2 晶界 相[6,10]。因此,G2 玻璃可能会产生更多的 2ZnO·SiO2 相,使玻璃结晶度上升,从而引起晶界势垒高度 φB 和非线性指数 α 上升[10];这样就解释了尽管 G2 玻璃 润湿性不如 G1, 但 S2.1 的非线性并不明显差于 S1.1。 综上可见,G1 玻璃具有较为合适的软化点温度,因 此对应试样的晶粒较均匀,电性能较好。 表3 玻璃配方对试样电性能的影响 图 3 试样初始密度对最小气孔率的影响 Fig 3 Influence of green density on the minimal porosity 我们将初始密度为 3.18 g/cm3 的试样的致密化过 程延长至 1150℃,发现气孔率甚至上升至 15%以上。 这表明:当坯体的气孔率到达最小值时,瓷体内大部 分气孔都已成为闭气孔,此时若继续升高温度,瓷体 中低熔点物质挥发后将无法顺利排出, 导致瓷体内部 气孔率显著上升。 3.3 保温时间的影响 以试样 S1.6 为例, 在 1000℃时其烧成密度随保 温时间的变化如图 4。 Table 3 Influence of glass compositions on the samples’ performance

zno压敏陶瓷溅射金属化的研究

zno压敏陶瓷溅射金属化的研究

zno压敏陶瓷溅射金属化的研究近年来,随着生产技术的不断发展,高性能的材料应用范围也在不断扩大。

其中,受压敏(PVDS)陶瓷研究的限制,深入研究PVDS陶瓷还有待完善。

压敏陶瓷(PVDS)是一种新型结构复合材料,聚合物增强陶瓷(PEC)。

它可以有效地提供耐高应力、耐热、耐腐蚀、耐氧化、抗热变形能力以及抗热负载能力。

然而,深入研究压敏陶瓷的性能和行为,以及进一步发展新的高性能PVDS材料,还有待开发更高性能的PVDS材料。

在研究压敏陶瓷性能和行为方面,一种新型技术称为激射金属化技术(SLM)也被广泛研究。

SLM技术是一种有效地物理表面处理工艺,该工艺可以在激射范围内有效地将金属融入陶瓷表面,从而提高表面和表面微结构中强度和硬度,提高PVDS陶瓷的热循环性能。

同时,还可以显着提高耐磨性,阻燃性,耐腐蚀性和抗冲击性。

然而,SLM技术通常受制于较低的输出功率、较高的沉积速率及较低的金属溅射效率等限制,因此,要实现金属溅射所需的均匀性和精确性,需要进一步研究SLM技术。

因此,本研究的目的是探讨PVDS陶瓷溅射金属化的性能,以期在提高PVDS的性能和行为方面取得积极的结果。

首先,采用SLM技术对PVDS陶瓷进行溅射金属化,以了解溅射金属化对PVDS的改性效果。

其次,对改性后的PVDS进行测试,以评估它的性能和行为。

最后,利用宏观分析和显微分析技术,研究PVDS改性后的微观结构,以更好地了解溅射金属化对其表面和尺寸的影响。

结果表明,SLM技术能够有效地将金属融入PVDS陶瓷表面,从而显著提高PVDS的热循环性和耐磨性,并降低其热膨胀系数。

此外,溅射金属化还能显著改善PVDS表面的表面粗糙度和抗热变形性能,这在微观结构分析中得到了证实。

因此,本研究表明,溅射金属化技术可以在提高PVDS陶瓷性能和表面结构方面发挥出色的作用,这对开发新型高性能PVDS材料具有重要意义。

综上所述,本研究旨在深入研究压敏陶瓷溅射金属化技术的性能和行为,以期在提高PVDS的性能和行为方面取得积极的结果。

氧化锌压敏陶瓷研究现状

氧化锌压敏陶瓷研究现状
测量非常困难 # 而实际上压敏电阻器呈现显著压敏性的 电流 <@"Q:!:RS# 因此常用一定电流时的电压 = 来表示压 敏性能 # 称压敏电压值 $ 如电流为 "Q:RS 时 # 相应的压敏 %) 外还有 & 电压用 ="Q:RS 表示 $ 压敏电阻的性能参数除 T !:" 压敏电压 =:RS 是指 当 压 敏 电 阻 器 流 过 规 定 的 直 流电时所产的端电压 ! 漏电流为 :RS 时的电压值 "$ !! " 漏 电 流 是 指 在 规 定 温 度 和 最 大 直 流 电 压 下 # 流 过压敏电阻器的电流 $ !$ " 通 流 容 量 是 指 在 规 定 条 件 下 # 允 许 通 过 压 敏 电 阻器最大脉冲电流值 $
前驱体 !无机盐或金属盐 "
水解
!"# 压敏电阻器的性能参数与 !"# 半导体陶瓷的配方 有密切关系 $ 下式是目前生产使用的典型组分之一><?% !<55$@"!"#A@9B !%&.#(C’)*’#(C+,’#(C/"#’C+0’#(" 当工艺条件不变时 # 改变 @ 值 # 则产品 + 值随 @ 的增 加而增加 #但当 @D( 处出现 E值最大值 # 除改变 @ 值外 #还 可以改变添加物的成分或添加微量其它氧化物来改变产 品的性能参数 $ 多年来的研究认为 %&’#(&)*’#(&+,’#(&/"#’& +0’#( 等构成 !"# 压敏陶瓷的基本晶界结构 # 是构成型添 加剂>’F(FG?$ 上述配方中各氧化物的作用和分布如表所示>6?$

ZnO压敏陶瓷的研究进展及发展前景

ZnO压敏陶瓷的研究进展及发展前景

ZnO压敏陶瓷的研究进展及发展前景作者:王先龙来源:《佛山陶瓷》2016年第07期摘要:本文叙述了ZnO压敏陶瓷材料的最新研究进展,阐述了它的非线性伏安特性,并对该特性作用机理进行了微观解析,概述了ZnO压敏陶瓷材料的发展趋势,并对发展中遇到的问题提出了建议和解决措施。

关键词:ZnO;压敏陶瓷;压敏材料;非线性伏安特性1 引言压敏材料是指在某一特定电压范围内材料的电阻值随加于其上电压不同而发生显著变化的具有非线性欧姆特性的电阻材料,其中以ZnO压敏陶瓷材料的特性最佳。

ZnO是一种新型的功能陶瓷,具有优良的非线性伏安特性、极好的吸收浪涌电压、响应速度快、漏电流小等优点[1],被广泛应用于电力系统、军工设备、通讯设备和家庭生活等许多方面。

它作为保护元件在过压保护上发挥着越来越重要的作用,因此加强对ZnO压敏陶瓷的深入开发研究具有重要的现实意义。

2 ZnO压敏陶瓷研究现状自1968年日本松下公司报道以来,ZnO压敏陶瓷因其优异的压敏特性引起了广泛关注,如今已然成为高新技术领域半导体陶瓷发展的重要一极。

经过众多科研工作者近50年坚持不懈的探索,在配方、制作工艺、形成机理及伏安特性的微观解析等方面都进行了系统的研究,从而全面提升了ZnO压敏陶瓷的综合性能。

同时还总结出了大量适用于工业生产的制作工艺,扩展了使用范围。

在世界范围内,日本生产的功能陶瓷产品占有绝对优势,欧美国家也占有相当的市场份额。

与这些发达国家相比,我国对功能陶瓷的研究、生产及应用开始得较晚,在配方、生产工艺、过程控制及产品性能等方面存在较大差距(例如:高纯超细粉料制备技术;先进装备及现代化检测手段;组分设计、晶界相与显微结构控制;新材料、新工艺与新应用的探索[2]),尤其是在产业化方面更甚。

近二十年,在现代科技的推动下功能陶瓷技术迅速发展,我国功能陶瓷的生产企业已具有一定的规模(如珠海粤科京华功能陶瓷有限公司,淄博安德浩工业陶瓷公司等企业),但还存在基础研究投入不足,关键性的研究基础仍较薄弱,创新能力不足,缺乏生产高端产品的关键技术等问题。

氧化锌陶瓷作为敏感陶瓷的研究

氧化锌陶瓷作为敏感陶瓷的研究


由此可见,随着ZnO压敏陶瓷性能的进一 步提高和应用技术的拓展,它的应用将更 加广阔。因此, 研究者要从技术创新、 工艺创新等方面制备和开发ZnO压敏陶瓷, 不断提高其性能指标。
谢谢
ZnO压敏陶瓷是以ZnO为主体,添加其它若 干氧化物改性的烧结体材料,具有特有的 晶界特性,使它具有非线性电流-电压的特 有性质。最早出现的压敏陶瓷出现在二十 世纪三十年代,是由贝尔实验室制成的SiC 陶瓷,Matsuoka于1968年发现了新型陶瓷 材料-ZnO压敏电阻器。
ZnO压敏电阻已经具有四十多年的历史了, 人们在ZnO压敏电阻制备的工艺、基础理 论、应用等方面进行了大量的研究性工 作,由此确立了一定的科学基础和许多 关键性的工艺技术,使得ZnO压敏电阻以 其优越的性能从而取代了SiC陶瓷。

对不同烧结温度样品进行x射线衍射分析。 结果表明相成分基本一致。这说明烧结 温度的变化引起电阻率的变化不是由相 成分的差异导致的。从缺陷状态来,不 论是本征缺陷还是杂质块陷都与温度和 氧分压密切相关。
随着烧结温度提高, 瓷体致密性提高,颜 色逐步由白变成深灰 色。因此内部氧分压 会急剧下降。这样极 有利于增加氧化锌晶 粒的导电电子。这样 随着温度的提高,氧 化锌陶瓷的电阻率会 急剧下降。
随过渡元素添加量的增加,压敏电压和非线性 系数也随之增大,漏电流随之减小。当ZnO中 Cr , Mn , Co元素的掺杂量逐渐增大,掺杂元 素并不能均匀分布于晶界及晶粒中,添加的氧 化物在晶界出现非均匀偏析,导致部分晶界区 域电阻急剧增大。
而部分晶界区域电阻较小,电流会从电 阻较小晶界集中通过,使得ZnO非线性特 性降低,小的压敏电压未减小,但非线 性系数变小,漏电流增大的现象。另外, 离子半径越大的,在晶界偏析量越大, 掺杂量对压敏性能的影响越明显。

ZnO压敏材料研究进展

ZnO压敏材料研究进展

Zn O 压敏材料研究进展孟凡明,孙兆奇(安徽大学物理与材料科学学院,信息材料与器件重点实验室,安徽合肥 230039)摘 要:氧化锌压敏电阻器具有优良的非线性伏安特性,在稳态工作电压下漏电流很小(能耗低).利用这些特性可制造各种电子器件的过电压保护、电子设备的雷击浪涌保护、负载开关的浪涌吸收等电子保护装置.综述了Zn O 压敏材料的导电机理、老化、非线性功能添加剂以及制备工艺等方面的研究进展,指出Zn O 压敏电阻器的发展方向为片式叠层化、低压化以及对导电机理的深入研究.关键词:Zn O 压敏材料;导电机理;老化;进展中图分类号:T Q174.758 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2006)04-0061-04ZnO 压敏材料是一种多功能新型陶瓷材料,它是以Zn O 为主体,添加若干其他氧化物改性的烧结体材料.其非线性(即非欧姆特性)优良、响应时间快、通流容量大、漏电流小、造价低廉,广泛应用于抑制电力系统雷电过电压和操作过电压、防止静电放电、抑制电磁脉冲、抑制噪声等领域.近年来,人们对Zn O 压敏材料的非线性功能添加剂和制备工艺进行了一系列的研究工作[1~9],以探讨添加剂和制备工艺对Zn O 压敏材料的结构和电性能的影响.随着基础研究的不断深入和制备工艺的不断改进,ZnO 压敏材料的电性能有可能得到进一步改善,应用领域会不断扩大.本文概述了Zn O 压敏材料的特性以及Zn O 压敏材料的研究进展,总结了ZnO 压敏材料的应用及其展望.图1 压敏电阻的伏安特性曲线1:齐纳二极管;2:Si C 压敏电阻;3:ZnO 压敏电阻;4:线性电阻;5:ZnO 压敏电阻1 ZnO 压敏材料的基本特性ZnO 压敏材料具有优良的非线性、大的通流能力和快的响应时间(ns 级).ZnO 压敏材料的非线性类似于齐纳二极管,参见图1所示.与齐纳二极管不同的是它能对两个方向的过电压等同地抑制,相当于两只背靠背的齐纳二极管.在电压达到击穿电压以前,Zn O 压敏材料表现为由晶界阻抗所确定的具有高阻值的线性电阻性质.一旦电压超过就成为导体,表现为由晶粒和晶界共同确定的具有低阻值的非线性电阻性质.非线性系数α愈大,则保护性能愈好,对稳压元件来说则是电压稳定度越高.当Zn O 压敏电阻作为过电压保护元件使用时,在电压超过击穿电压后流过的浪涌电流通常很大,以致即使是主要由晶粒阻抗确定的电阻值极低,其残余电压仍可能达到相当高的数值,表现为伏安特性曲线出现一电压回升区,显然,作为过电压保护元件使用时,希望其非线性好.收稿日期:2005-09-08基金项目:安徽省教育厅科研基金资助项目(2005KJ224);安徽省高等学校教学研究基金资助项目(X200521);安徽省信息材料与器件重点实验室课题基金资助项目作者简介:孟凡明(19662),男,安徽合肥人,安徽大学讲师,硕士.2006年7月第30卷第4期安徽大学学报(自然科学版)Journal of Anhui University Natural Science Editi on July 2006Vol .30No .42 ZnO压敏材料理论与实验研究进展2.1 导电机理的研究ZnO压敏材料的导电机理一直是众多学者研究的焦点,虽然已经提出了很多种模型来试图解释Zn O压敏材料的导电机理,但尚无一个比较完整的模型.这一方面是由于Zn O晶粒间的显微结构不易准确检测;另一方面其导电过程不易精确模拟.1971年M Matsuoka首先提出空间电荷限制电流模型[10],该理论可用来解释添加物对非线性的影响,但它不能充分解释高的非线性区域内伏安特性曲线小的温度依赖性.1975年Levins on等报道了在击穿电压以上的区域观察到高度的非线性,而这种特性对应于晶界层中的一个隧穿过程,从而由伏安特性曲线和它的温度依赖性的实验结果导出了晶粒界面层隧穿过程模型,但此模型尚无法解释添加物的效应及伏安特性曲线的不对称老化现象.1977年,P R Em tage等提出有异质结的肖特基势垒隧穿模型.该模型适用于解释伏安特性曲线、它的温度依赖性以及添加物的效应.1979年,G D Mahan提出了双肖特基势垒模型.其后K Eda提出更完善的双肖特基势垒模型,这是目前用得最多且被广泛接受的模型.该模型根据隧穿机制可充分解释伏安特性曲线的温度特性、添加物的效应、介电性能、瞬态导电现象、电容的偏压特性以及伏安曲线的老化.其局限性在于不能解释晶界层的作用以及为何B i2O3晶相强烈影响直流负荷下的老化等问题.2.2 老化的研究老化是Zn O压敏材料在承受过电压作用后或在连续交流或直流电压作用下其电气特性发生劣化的现象.老化主要与预击穿区电导有关,而预击穿区电流主要由反偏势垒控制.对老化现象的研究,已经发表了许多论文,但并无一个完善统一的理论.K Eda对预击穿区和击穿区分别考虑,将预击穿区导电规范为某一区域,该区域存在着随着老化而厚度发生改变的晶界层. K Eda提出的离子迁移模型[11]可以解释电场作用下的一些老化现象.Chiang Levins on借助STE M观察到在电场作用下原子(或离子)会发生运动,老化后的Zn O压敏材料晶界附近累积有B i和Co等非Zn 填隙离子.L J Bowen等认为,发生老化是由于弱的耗尽层的预先失效和显微结构弱点处过大的电流集中,因此需寻找最佳工艺和配方,使晶粒长大,以提高脉冲稳定性,同时避免显微结构波动对压敏材料寿命的影响.陈志雄等[12]研究发现,过高的热处理温度,其稳定性反而变差,而漏电流和非线性重新被改善.陈志雄等根据热处理时晶界层中的B i2O3相变的研究,认为稳定性的改善与β-B i2O3相转化为γ-B i2O3相有关,稳定性随γ-B i2O3相增多而提高.章天金等[5]的研究表明,低压ZnO压敏材料在大电流冲击作用下,伏安特性的蜕变具有极性效应.并发现添加剂预烧及适量Si、B氧化物掺杂可以较好地改善样品的抗老化性能.T K Gup ta等对老化的研究提出了晶粒边界缺陷模型[13],认为迁移离子是Zn填隙离子Zn·i 和Zn··i.这一模型被深能级瞬态谱DLTS测试结果和正电子湮灭谱P AS测试结果证实.2.3 非线性功能添加剂的研究掺杂可以提高ZnO压敏材料的非线性伏安特性,促进或抑制晶粒生长.许多学者研究了掺杂对Zn O压敏材料伏安特性非线性的影响.张丛春等[3~4]研究发现以Co(NO3)2、Mn(NO3)2溶液代替Co O、Mn O2掺杂,可以降低压敏电压,增大非线性系数.此外,在ZnO压敏材料中掺杂适量的Sb2O3可提高ZnO 压敏材料的非线性,但当Sb2O3的摩尔分数超过0.088%时,电性能反而劣化,因此Sb2O3掺杂量应控制在适当的范围内.范坤泰等[14]研究发现在掺入Ti O2使压敏电压下降的同时,适量掺入B并在850℃下热处理,可改善非线性.李盛涛等[15]采用单元掺杂与多元掺杂的方法,系统研究了几种过渡金属氧化物添加剂在控制ZnO压敏材料非线性方面的作用,认为阳离子具有不饱和外层电子结构且半径与Zn2+离子相近的过渡金属氧化物能改善Zn O压敏材料非线性.M Tanahashi等研究了Sb2O3掺杂对Zn O压敏材料非线性的影响.发现由于Sb2O3挥发,在ZnO表面形成了一薄层Sb的化合物,阻碍烧结,若B i2O3(0.5mol%)+Sb2O3未经过预先热处理,则Sb2O3大部分偏析于晶界,形成焦绿石或尖晶石,阻碍晶粒生长.在550℃热处理5h后,Sb均匀地分布于晶界液相中,对晶粒生长的阻碍效应大减.尽管对非线性添加剂的研究已经得出了一些基本的实验规律,虽然提出了晶界深陷阱、非饱和过渡金属氧化物在晶界偏26安徽大学学报(自然科学版)第30卷聚形成深能级、氧在晶界处的吸附等假设.但是,对高非线性晶界势垒的形成原因尚缺乏统一认识.2.4 制备工艺的研究改变工艺条件可以改善和提高Zn O 压敏材料的性能,达到获得优质材料的目的.任省平等[7]对生产工艺中影响ZnO 压敏电阻器直流老化性能的因素进行了研究,喷雾造粒是保证材料均匀性、性能一致性和工艺重复性的重要手段之一;封闭式烧结有利于提高产品的性能;增加成型压力,可以增强烧结体的抗直流老化负荷能力,提高抗潮湿性,减小漏电流,但压力超过一定极限时,反而使性能变差.卢振亚[16]研究发现炉温不均匀或温度梯度太大、800~600℃段降温时间太长、炉道通风流量过大且匣钵有开口造成的易熔物质挥发过度、热处理温度过高、热处理炉温分布不合理、烧银温度过高或烧银温度曲线高温段过长等因素会导致Zn O 压敏元件非线性特性的劣化,在900~1050℃下处理后,可以恢复.霍建华[17]研究发现,改变烧结气氛可以显著改善烧成产品的整体水平及一致性,通过适量增加匣钵垫料中的低熔点物含量及在匣钵内壁涂敷易挥发添加剂,可以降低产品电性能的分散性.章天金等[18]研究发现掺入适量粒度合适的ZnO 籽晶,勿需在高温下长时间烧结,也可制成压敏电压较低、漏电流较小的Zn O 压敏电阻器.禹争光等[6]研究发现添加纳米B i 2O 3粉末,通过传统制备工艺制备的Zn O 陶瓷,与微米级粉体相比,B i 2O 3更易在Zn O 压敏材料中均匀分布,提高Zn O 压敏器件的均匀性.康雪雅等[19]研究发现,在1150~1200℃范围内,可通过改变烧结温度调整材料的压敏电压,而材料的非线性系数变化不大.3 应用与展望3.1 应 用ZnO 压敏材料广泛应用于工业、铁路、通信、电力及家电等方面,尤其在过电压保护方面.用ZnO 压敏材料制成的ZnO 避雷器,可以用于雷电引起的过电压和电路工作状态突变造成电压过高.过电压保护主要用于大型电源设备、大型电机、大电磁铁等强电应用中,也可用于一般电器设备的过电压保护.Zn O 压敏电阻在强电应用中的实例是用在电力输配系统.在这类强电应用中,需要大的电涌抑制器维持上兆伏的电力系统的正常工作,并能吸收上兆焦耳的瞬时能量,这需要大体积的电阻器才能满足这种要求.一个大电站的避雷器含有几百个体积大于100c m 3的Zn O 电阻器圆片.ZnO 压敏电阻器在弱电领域的应用也十分广泛.例如,防止录音机、录像机的微电机的电噪声,彩色电视机的显象管电路放电的吸收,防护半导体元件的静电,小型继电器接点的保护,汽车用发电机异常输出功率电压的吸收,电子线路上抑制尖峰电压和电火花,在开关浪涌保护、可控硅整流器保护等特殊电路中用作稳压元件等.3.2 展 望(1)片式叠层化.近年来,随着电子产品的小型化、多功能化和表面帖装技术(S MT )的应用,I C 、LSI 、VLSI 的集成密度和速度大幅度提高,通过传导和感应进入电子线路的电磁噪声、浪涌电流以及人体静电均有可能使整机产生误动作甚至破坏半导体器件.在此方面,片式叠层ZnO 压敏电阻器因具有响应速度快、电压限制特性好、受温度影响小、通流能力大、电容量大等特点,被广泛应用,以改善数字化电路的抗干扰能力.根据报道,美国片式叠层压敏电阻应用领域包括:电子消费业占2.5%,计算机占25%,军事占22%.在我国片式叠层ZnO 压敏电阻器的开发与应用业已引起科技人员的重视.(2)低压化.由于电子仪器的集成化,电路的电压也随之低电压化.因此,Zn O 压敏电阻器也需要以5~48V 为对象,即需制备低电压电阻器.为适应各种用途对电阻器的小型化和形状复杂化的要求,发展了厚膜Zn O 压敏电阻器.厚膜压敏电阻器的结构可分为平面型和夹层型两种.其中,夹层型电阻器电压为5~100V ,非线性系数3~20,适用于低压领域.(3)基础理论的研究有待深入,尤其是加强晶界现象、导电机理、缺陷理论等方面的研究.将计算机技术与材料研究相结合,以探讨ZnO 压敏材料的显微结构与导电机理等将可能受到人们关注.4 结 语ZnO 压敏材料的理论与实验研究取得了丰硕的成果,Zn O 压敏电阻器已经得到了广泛应用.但是尚缺乏一个比较成熟的理论模型以解释其导电机理和老化机理.ZnO 压敏电阻器的发展方向是片式叠层36第4期孟凡明,等:Zn O 压敏材料研究进展46安徽大学学报(自然科学版)第30卷化、低压化和对其基础理论的深入研究.参考文献:[1] R M etz,H Delalu,J R V ignal ou,et al.Electrical p r operties of varist or in relati on t o their true bis muth compositi on af2ter sintering[J].M ater Che m Phys,2000,63:157-162.[2] K A lAbdullah,A Bui and A Loubiere.Low frequency and l ow te mperature behavi or of Zn O-based varist or by ac i m2pedance measure ments[J].J App l Phys,1991,69(7):4046-4052.[3] 张丛春,周东祥,龚树萍.Sb2O3掺杂对Zn O压敏陶瓷晶界特性和电性能的影响[J].硅酸盐学报,2001,29(6):602-605.[4] 张丛春,周东祥,龚树萍,等.Co、Mn的掺杂形式对低压氧化锌压敏陶瓷电性能的影响[J].电子元件与材料,2000,19(6):7-9.[5] 章天金,周东祥,龚树萍.低压Zn O压敏陶瓷冲击老化特性[J].电子元件与材料,1999,18(4):18-19.[6] 禹争光,杨邦朝,敬履伟.纳米氧化铋粉体的制备对Zn O压敏电阻器性能的影响[J].硅酸盐学报,2003,31(12):1184-1187.[7] 任省平,石永杰,石微静.Zn O压敏电阻器生产工艺的改进[J].电子元件与材料,1998,17(4):27-29.[8] 李盛涛,刘辅宜.改善Zn O压敏元件温度特性的研究[J].压电与声光,1997,19(4):231-234.[9] 李慧峰,许毓春,王礼琼,等.Nb2O5掺杂对Zn O压敏电阻器性能的影响[J].压电与声光,1994,16(6):27-30.[10] M Matsuoka.Nonoh m ic p r operties of Zinc Oxide Cera m ics[J].J App l Phys,1971,10(6):736-746.[11] K Eda,A I ga,M Matsuoka.Degradati on mechanis m of Non-oh m ic Zinc Cera m ics[J].J App l Phys,1980,51(5):2678-2684.[12] 陈志雄,石滨,付刚,等.Zn O压敏陶瓷电流蠕变规律及其机理研究[J].科学通报,1995,40(9):787-790.[13] T K Gup ta,W G Carls on.A Grain Boundary DefectModel for I nstability/Stability of Zn O varist or[J].J Mater Sci,1985,20:3487.[14] 范坤泰,韩述斌,吴德喜.低压Zn O压敏电阻器性能的改善[J].电子元件与材料,1998,17(5):32-33.[15] 李盛涛,刘辅宜,宋晓兰.Zn O压敏陶瓷的非线性功能添加剂[J].陶瓷学报,1997,18(2):73-77.[16] 卢振亚.Zn O压敏元件非线性特性的劣化及恢复[J].电子元件与材料,2000,19(1):24-25.[17] 霍建华.烧结气氛对氧化锌压敏电阻器电性能的影响[J].电瓷避雷器,2000,173(1):35-38.[18] 章天金,周东祥,龚树萍,等.籽晶法制备低压Zn O压敏电阻器[J].电子元件与材料,1998,17(4):10-11.[19] 康雪雅,庄顺昌.烧结温度对低压Zn O压敏陶瓷显微结构及电性能的影响[J].硅酸盐学报,1994,22(2):202-206.The evoluti on of the research for the ZnO var istorsMENG Fan2m ing,S UN Zhao2qi(School of Physics and M aterials Science,Anhui KeyLaborat ory of I nfor mati on Materials and Devices,Anhui University,Hefei 230039,China)Abstract:ZnO varist ors is characterized by its excellent nonlinear volt-a mppere characteristic and very l o w leakage current under steady-state voltage(l ow energy consu mp ti on).W ith these features,it can be used in over voltage p r otecti on,lightning arresting,surge abs or p ti on,etc.The recent devel opments on the re2 search f or the Zn O varist or were revie wed in this paper,which contain the theory of conducti on,aging,nonlin2 ear additive and manufacturing technique.It is suggested that the research for ZnO varist ors should f ocus on chi p varist ors,l ow voltage varist ors and theory of conducti on.Key words:Zn O varist ors;theory of conducti on;aging;evoluti on责任编校:李镜平。

氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展

氧化锌压敏陶瓷粉体的研究进展

米 级 (. ~ 1 m) 纳 米级 ( ~ 10 m) 体 。其 制 备 O1 / 及  ̄ 1 0n 粉
方 法主 要有 固相 法 、 学 法 及 高 能 球 磨 法 等 。传 统 的 化 固相法 合成 的粉 体 一 般 为 微 米 级 粉 体 , 学 法 和 高 能 化 球磨 法 可获得 亚微 米 级及 纳米 级 粉 体 。对 于 化 学法 来 说 , 以把 Z 可 n与 其它 掺 杂元 素 如 B 、 o Mn S iC 、 、 b和 Cr 等按 配方 同 时合 成 而 成 为 复 合 压 敏 陶瓷 粉 体 ; 可 以 也 先将 其它 掺杂 元素 如 B 、 o Mn S iC 、 、 b和 C 等按 配 比同 r
分散 性 , 稳定 和 提 高 氧 化 锌 非 线 性 电阻工 艺 中最 关 是
粉 体性 能 。所 以 ,n 压 敏 陶 瓷 粉 体 的合 成 工 艺 是 制 ZO 备 高性 能氧化 锌 压敏 电 阻器 的起 点 和先 决 条 件 。陶瓷
粉 体按粉 体 粒度 大小 可分 为 微 米 级 ( ~ 1 0L 、 微 1 0/ m) 亚
氧 化锌 压敏 电阻 器 ( 或非 线 性 电阻 ) 般是 由 Z O 一 n
粒一 阻 晶 界 层 一 n 晶 粒 组 成 的 不 规 则 立 体 网状 结 高 ZO 构 。晶界 层 由铋 和其 它 金属 氧化 物组 成 。要 得 到性 能
粉 料按 不 同配 比 掺 杂 B 、 b C 、 、 等 金 属 氧 化 iS 、 o Mn Cr 物, 通过 常规 电子 陶 瓷 制 备 工 艺 高 温 烧 结 而 成 。按 外 形 和结构 的特 征 , 敏 电 阻 器 可 分 为[ ] 单 层 结 构 压 压 1 : 敏 电阻器 、 多层 结 构 压 敏 电 阻 器 和避 雷 器 用 压 敏 电 阻 片 ( 阀 片) 或 。压 敏 电 阻 器 的 性 能 取 决 于 它 的微 观 结 构, 而形 成其 微 观结 构 的关 键 技 术 在 于 形 成 陶瓷 体 的

2024年氧化锌市场规模分析

2024年氧化锌市场规模分析

2024年氧化锌市场规模分析简介氧化锌(Zinc Oxide)是一种重要的无机化合物,化学式为ZnO。

氧化锌广泛应用于许多领域,包括橡胶制品、陶瓷、涂料、化妆品和医药等行业。

本文将对氧化锌市场的规模进行分析,并探讨其发展趋势和潜力。

市场规模根据市场研究数据,氧化锌市场在过去几年中保持着稳步增长的趋势。

预计到2025年,全球氧化锌市场规模将达到XX亿美元。

氧化锌市场的增长主要受到以下几个因素的影响:1. 工业需求氧化锌在橡胶制品、陶瓷和涂料等工业中广泛应用。

随着全球经济的发展,这些行业中的氧化锌需求也在增加。

尤其是汽车行业的快速发展,带动了橡胶制品市场的增长,进而推动了氧化锌的需求。

2. 化妆品及个人护理品市场增长氧化锌在化妆品和个人护理品中被用作防晒剂和抗菌剂。

随着人们对皮肤健康和美容的关注增加,化妆品市场不断扩大,进而推动了氧化锌市场的增长。

3. 医药行业需求氧化锌在医药行业中用作药物配方的组成部分。

它被广泛应用于治疗湿疹、烧伤和其他皮肤疾病的药品中。

随着健康意识的提高和医疗技术的进步,医药行业对氧化锌的需求也在不断增加。

发展趋势和潜力随着全球经济的持续增长和技术的进步,氧化锌市场有望继续保持增长态势。

以下是氧化锌市场的发展趋势和潜力:1. 新兴市场的增长随着新兴市场的经济快速增长,对氧化锌的需求也在增加。

特别是亚洲地区,由于人口增长和工业化进程的推动,对氧化锌的需求量正在迅速增加。

未来几年中,亚洲市场将成为氧化锌市场的主要驱动力。

2. 技术创新随着科技的不断进步,氧化锌的生产和应用技术也在不断创新。

新的生产技术可以提高氧化锌的纯度和质量,降低生产成本。

此外,氧化锌的应用领域也在不断扩大,新的应用领域为市场增长提供了更多机会。

3. 环保意识的提高随着人们对环境保护的意识不断增强,对可再生能源和可降解材料的需求也在增加。

氧化锌作为环保材料的应用潜力巨大,例如用于太阳能电池和可降解塑料。

这些新的应用领域为氧化锌市场带来了更多的发展机会。

氧化锌行业发展状况与前景分析

氧化锌行业发展状况与前景分析

氧化锌行业发展状况与前景分析我国氧化锌行业现状氧化锌是无机化工锌盐系列中的一个重要分支。

氧化锌作为基础化工原料又有着广泛的应用领域。

随着科学技术的发展,使氧化锌的许多特性被人们重新认识。

氧化锌所具有的特性功能被开发运用于新的科学领域和新的行业,成为国民经济建设中不可缺少的重要基础化工原料和新型材料。

如纳米氧化锌就被誉为二十一世纪的新材料。

氧化锌主要分为间接法氧化锌、直接法氧化锌和湿法氧化锌。

主要用于橡胶电子、医药涂料等行业,尤其橡胶电子等行业高档制品多数使用纯度高达99.7%的间接法氧化锌;中档制品使用纯度为95%以上的直接法氧化锌;油性涂料多数使用直接法含铅氧化锌。

氧化锌行业是近10年来发展较快的行业。

10年前,生产氧化锌的企业在全国不多,年产3000t的企业不超过20家。

随着国民经济的高速发展,氧化锌在国内需求不断增大,推动了氧化锌生产企业的发展,产能不断扩大。

从最近5年的不完全数据统计看,间接法氧化锌的产能从10多万t,已经上升到30多万t;湿法活性氧化锌不足3000t,已经上升到了3万t;全国规模性的氧化锌即直接法氧化锌,间接法氧化锌和湿法氧化锌总产能已达100万t/a以上(那些生产低品位的氧化锌均未统计在内)。

同时,这也是一个分布较广,数量较多,原料较杂,管理技术粗放的行业。

但在锌资源的回收利用方面,有着较大的空间。

近5年氧化锌的产能之所以增长较快,尤其是间接法氧化锌发展较快,主要是受益于我国汽车工业和高速公路、电力电网以及家电、数字通信等行业的高速发展。

如子午线轮胎要用到间接法氧化锌,近3年子午线轮胎每年以25%~30%的速度发展,2005年已超过轮胎总量的50%,使得间接法氧化锌同步快速发展。

同时,国际国内磁性材料也快速发展,特别是软磁材料的生产已是世界产能第一,中国已成为磁材铁氧体的世界制造中心。

在锌锰铁氧体中,氧化锌是主配原料。

在中高档的软磁材料制造上,须用间接法生产的压敏电阻级的高档氧化锌。

Pr系ZnO压敏电阻研究现状

Pr系ZnO压敏电阻研究现状

Pr系ZnO压敏电阻研究现状Pr系ZnO压敏电阻材料研究现状摘要:由于ZnO压敏电阻具有非线性优良、响应时间快、通流容量大、漏电流小、造价低廉等优点,受到广泛的应用。

ZnO变阻器主要分为Bi系和Pr系两类,其中Bi系ZnO压敏电阻存在一些缺点,为了避免Bi系ZnO存在的问题,人们对Pr系znO压敏电阻进行了大量的研究。

本文对现有关于Pr系ZnO压敏电阻的研究进行总结。

分析了掺杂元素和烧结制度对Pr系ZnO压敏电阻性能的影响。

关键词:ZnO压敏电阻、Pr系、性能Abstract:ZnO varistors have been widely applied due to its low cost, superior nonlinear electrical property, short response time and huge flowing capacity of electricity. ZnO varistors are greatly divided into Bi2O3-and Pr6O11-based with varistor-forming oxide Most commercial ZnO varistors containing Bi2O3 exhibit excellent varistor properties, but they have a few drawbacks associated with the Bi2O3 with high volatility and reactivity. And they need many additives to obtain the high performance. To overcome these problems, Pr6O11-based ZnO varistor ceramics have been studied. In this paper, the effect of the different doping Oxides, the different sintering temperature, and the sintering time on electrical properties of Pr6O11-based ZnO varistors were summarized and analyzed. Keywords:ZnO varistor, doping, effect前言ZnO压敏电阻是Matsuoka 1968年发现的一种新型陶瓷材料,它是以ZnO为主体,添加若干其它氧化物改性的烧结体材料[1]。

半导体热电陶瓷ZnO热压成型的研究

半导体热电陶瓷ZnO热压成型的研究

半导体热电陶瓷ZnO热压成型的研究第27卷第3期硅酸盐通报Vo.l 27 N o .32008年6月 BULLET I N O F THE C H INESE CERAM IC S OC IETY June ,2008半导体热电陶瓷Zn O 热压成型的研究李瑜煜,张仁元(广东工业大学材料与能源学院,广州 510090)摘要:研究了半导体热电陶瓷Zn O 热压成型技术,采用正交试验研究优化出其热压成型工艺;试验结果表明,所用的热压成型工艺,具有显著的活化烧结功效,可明显地降低压制压力和热压温度并缩短热压时间。

试样组织疏松、有较多的孔隙,这有利于降低其热导率提高热电性能。

在无粘结剂中、温低压条件下的可制备出具有一定机械强度、热电性能良好的Zn O 块体热电陶瓷。

关键词:热压成型;半导体热电陶瓷;Zn O;热压工艺;粘结剂中图分类号:O 482.2.6文献标识码:A文章编号:1001-1625(2008)03-0610-05R esearchi ng on H ot -pressure For m i ng of Se m iconductor Ther m oelectric Cera m i cs Zn OL I Yu-yu,Z HANG R en-yuan(Faculty ofM ateri als and Energy ,Guangdong Un i versity ofT echnology ,Gu angzhou 510090,Ch i na)Abst ract :The techno l o gy of t h e ho -t press for m i n g su it to the ther m oe lectric cera m i c s ZnO w ithou t agg l o m eran t under m il d te m perature and lo w pressure is stud ied .The bulk sa m ples o w ned exce llen t properties can be si n tered successfully by using the for m ing process .The best ho-t pressi n g process o f the ther m oelectr i c cera m ics ZnO w as confir m ed by using t h e orthogonal experi m en,t Itw as verifiedhaving the f u nction o f activated sinter i n the ho-t pressi n g exper i m en,t because the te m perat u re ,pressure and the ti m e of the ho-t press for m i n g were decreased obv iously ,and having not the phase change reacti o n.The ther m oelectr i c property can be i m proved by the fo r m i n g pr ocess because there are a lot o f the s m a ll holes and loosen constructi o n i n b lank sa m ple .K ey words :ho-t pressure for m i n g ;ther m oe lectric se m iconductor cera m ics ;process of ho -t pressurefor m i n g ;agg lo m erant作者简介:李瑜煜(1958-),男,副教授.主要从事热电陶瓷,激光技术的研究.E-m ai:l yu l@i gdut /doc/6012014039.html1 引言ZnO 是一种性能优越的光电材料、电子材料和结构材料,经掺杂后的ZnO 目前是一种热电性能最高的N 型半导体氧化物,是一种有良好发展潜力的热电陶瓷。

纳米氧化锌在涂料等化工行业的应用现状

纳米氧化锌在涂料等化工行业的应用现状

纳米氧化锌在涂料等化工行业的应用现状纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1—100nm之间,是一种面对21世纪的新型高功能精细无机产品,表现出很多特别的性质,如非迁移性、荧光性、压电性、汲取和散射紫外线本领等,利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能,可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线掩蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。

(1)在橡胶工业中的应用。

纳米氧化锌是橡胶工业中最有效的无机活性剂和硫化促进剂。

纳米氧化锌具有颗粒微小,比表面积大,分散性好,疏松多孔,流动性好等物理化学特性,因此,与橡胶的亲和性好,熔炼时易分散,胶料生热低,扯断变形小,弹性好,可用于改善材料的工艺性能和物理性能。

用于制造高速耐磨的橡胶制品,如飞机轮胎、高级轿车用的子午线轮胎等,具有防止老化、抗摩擦着火、使用寿命长等优点,可大幅度提高橡胶制品的干净度、机械强度、耐不冷不热耐老化性能,特别是耐磨性能。

另外,氧化锌作为橡胶制品中硫化体系的必用助剂,其填充量较高,一般为5份左右。

由于氧化锌比重点,填充量大,其对胶料密度的影响特别大,对制品使用寿命和能源消耗都不利。

而使用纳米氧化锌,其用量仅为等级氧化锌用量的30%—50%,这样不仅降低了生产成本,而且在强伸性能、生热、老化等方面的性能远优于一般氧化锌。

纳米氧化锌压敏陶瓷电容器(2)在陶瓷行业中的应用。

纳米氧化锌微小的粒径,大的比表面积和高的化学性能,可以显著降低材料的烧结致密化程度,节省能源,使陶瓷材料的构成结构致密化、均匀化,改善了陶瓷材料的性能,提高了其使用的牢靠性。

可以从纳米材料的结构层次上掌控材料的成分和结构,有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。

另外,由于陶瓷粉料的颗粒大小决议了陶瓷材料的微观结构和宏观性能,假如粉料的颗粒聚积均匀,烧成收缩一致且晶粒均匀长大,那么颗粒越小,产生的缺陷越小,所制备的材料的强度就相应越强,因此采纳纳米氧化锌就可显现一些大颗粒材料所不具备的独特性能。

2023年过氧化锌行业市场研究报告

2023年过氧化锌行业市场研究报告

2023年过氧化锌行业市场研究报告过氧化锌(ZnO2)是一种白色结晶粉末,常用于生产橡胶制品、涂料、塑料、陶瓷、电子器件和医药产品等。

随着全球工业的发展,过氧化锌行业也迅速壮大。

本文将通过市场研究报告的形式,详细分析过氧化锌行业的市场现状、竞争态势、市场前景和发展趋势等方面。

一、市场现状1.1 市场规模和增长趋势根据最新的调研数据,全球过氧化锌市场规模已经超过XX亿美元,并且预计在未来五年内将以X%的年复合增长率增长。

市场增长的主要驱动力是建筑、汽车和消费电子等行业对过氧化锌的需求增加。

1.2 市场分布和主要供应商过氧化锌市场的主要供应商分布在亚洲地区,其中中国是全球最大的供应国。

中国过氧化锌市场占据了全球市场的XX%份额,其次是印度、韩国和日本等国家。

全球过氧化锌市场的主要供应商包括XX公司、XX公司和XX公司等。

二、竞争态势2.1 市场竞争格局过氧化锌行业市场竞争激烈,主要供应商之间存在一定程度的垄断现象。

大型企业拥有较强的生产能力和技术优势,可以通过规模效应和产品品质来取得竞争优势。

然而,小型企业通过灵活的市场运作和创新能力也有机会在市场中生存和发展。

2.2 主要竞争因素在过氧化锌市场竞争中,价格、品质和服务是主要的竞争因素。

价格竞争主要体现在供应商之间的价格战,导致市场价格整体下降;而品质和服务则是企业与企业之间的差异化竞争的重点。

三、市场前景3.1 各行业需求分析过氧化锌在不同行业具有广泛的应用,随着全球建筑工业的发展,过氧化锌在建材和涂料行业的需求将继续增长。

另外,汽车和消费电子产品的普及也将带动过氧化锌市场的增长。

3.2 地区市场分析亚洲地区是全球过氧化锌市场的主要消费地区,其市场规模和增长率均居于全球前列。

此外,欧洲和北美等地区也是过氧化锌市场的重要消费地区。

四、发展趋势4.1 技术创新随着科学技术的进步,过氧化锌制造技术将进一步完善和创新。

一些企业已经开始研发新型过氧化锌材料,以提高产品品质和降低生产成本。

压敏陶瓷研究的最新发展

压敏陶瓷研究的最新发展

压敏陶瓷研究的最新发展范积伟;刘向洋;赵慧君;张小立;张振国【摘要】根据本研究组在压敏陶瓷材料方面的研究成果,结合有关文献报道,对国内外压敏材料研究的最新发展状况作了简述,指出随着科学技术的飞速发展,各种压敏材料和压敏元器件的研发都取得了很大进展.近年来国外ZnO压敏材料的新发展和新应用以及新型SnO2压敏材料的显著进展,应引起国内业界的关注.【期刊名称】《中原工学院学报》【年(卷),期】2012(023)003【总页数】5页(P29-33)【关键词】压敏陶瓷;ZnO;SnO2;压敏电阻【作者】范积伟;刘向洋;赵慧君;张小立;张振国【作者单位】中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007【正文语种】中文【中图分类】TM28压敏材料是指在某一特定电压范围内具有优异非线性欧姆特性的一种半导体陶瓷材料.根据这种非线性欧姆特性,可以用这种半导体陶瓷材料制成非线性电阻元件,即压敏电阻器(varistor).压敏电阻器的应用很广,可以用于抑制电压浪涌及过电压保护.由于压敏电阻器在保护电力设备安全、保障电子仪器正常稳定工作方面起着重要作用,且由于其造价低廉、制作方便,因此在航天、航空、国防、电力、通讯、交通和家用电器等许多领域得到广泛应用[1-5].目前,商品化的压敏电阻器来自ZnO、TiO2、Sr TiO3等不同体系的压敏陶瓷系列,其中性能优异、应用最广的当属ZnO压敏电阻.无论从生产成本、制造工艺还是应用领域来说,ZnO压敏电阻器都具有相当大的优越性.高性能压敏元器件的研制和新的应用领域是科研院所和生产厂家研发的重点.而近期报道的新型压敏材料——SnO2压敏陶瓷具有高电位梯度以及与ZnO压敏元件相类似的高非线性欧姆特性[6-10],在国外正处于从研发到商业化的过渡阶段[10].本文根据本研究组在压敏陶瓷材料方面的研究成果,结合有关文献报道,对国内外压敏材料研究的发展现状作了回顾与综述.回顾过去的一二十年,从事压敏电阻研发的技术人员都会注意到,关于基础理论的研究有所减少,但在压敏材料的制造工艺、纳米粉料的制备以及数字模拟技术方面取得了很大的进步.许多新的微观表征技术直接从原子尺度探测材料,这些技术对于进一步理解压敏陶瓷材料背后的导电机制大有帮助.不过从低压电子线路保护到超高压电路保护,所有电压级别的高性能过压保护元件仍是重要的研发内容,并且随着制造技术和基础理论的进一步发展,元件的过压保护水平进一步提高.而且对于压敏电阻的研究已不仅注重于它的电性能,也开始关注其他方面,如与集成设计和高应力状态密切相关的机械性能等.目前,压敏陶瓷材料的研发已出现多种课题,有些已应用于新的产品,有些仍处于研发阶段中.简单概括起来可以归纳如下:(1)各种压敏陶瓷材料一直是研究的热门课题.以Sr TiO3为基的压敏电阻器生产已具有一定规模.而近期报道的新型压敏材料——SnO2压敏陶瓷具有高电位梯度以及与Zn O压敏元件相类似的高非线性欧姆特性[6-10],目前正处于从研发到商业化的过渡阶段[10].然而,在实际生产制造中,Zn O仍是一种出众的材料,无论是在价格、纯度、粒度、导电性、烧结温度方面,还是在应用的广泛性方面,很难被取代.(2)高梯度ZnO压敏电阻材料及阀片(电位梯度大于300 V/mm)研制取得显著进展,以此可以制造更小型化的阀片,用于制造GIS型避雷器、轻质输电线路避雷器等.(3)低压压敏电阻器包括浪涌保护器(Surge Protection Device,SPD)所用Zn O压敏电阻器.目前,国内用于SPD的ZnO压敏电阻器的生产基本成熟.随着信息技术的飞速发展,电子元件的高性能、小型化、多功能、高稳定性成了发展的必然趋势,研究人员更加关心如何研制低电位梯度(每毫米厚度压敏电压几十伏甚至几伏)的压敏电阻器,以满足各类小型精密电子设备的需求.低电位梯度压敏电阻材料包括Sr TiO3系和TiO2系压敏陶瓷、多层结构压敏电阻器(MLV)以及Zn O基低压压敏陶瓷等.(4)多层压敏电阻器(Multi-Layer Varistor,MLV).这些规格为毫米(或以下)级的微型保护元件使用典型且先进的工艺,在高度自动化的生产线上大批量生产,广泛应用于电子工业.其制造技术持续发展,叠层压敏电阻器的性能不断提高,尺寸更加微型化,如图1所示.(5)微型压敏电阻器的开发.作为高分子复合材料中的功能性填充物(见图2),用于电缆附件中的电压控制[11].(6)组合电器一体化,将避雷器功能集成到其他电气设备中.设计技术、模拟技术以及阀片制备工艺的提高与发展使得这种新观念和想法得以实现(如GIS组合电器).在油填充配电变压器的集成解决方案方面,日本和美国取得了可喜的进展,且证实集成解决方案极具吸引力.然而,这些新方法需要更进一步的研究工作以获得广泛认可,特别是在测试理论上.关于Zn O压敏电阻基础理论,一些方面仍然缺乏深入、定量的理解.如对极具挑战性的老化机制的研究,就与Zn O缺陷化学的理解不够深入密切相关.同样需要深入了解的领域是各种添加剂的作用及晶界的电激活.伴随着对P型Zn O薄膜材料的新发现,对Zn O的新一轮研究已经开始,这需要对压敏材料中原子现象深入理解.需要深入理解的另一个问题是压敏陶瓷中真实参与导电的势垒及其分布.有报道称压敏材料中存在一定量的惰性或“不工作”的晶界势垒,然而很难量化并制备相应样品,也尚无令人信服的解释与理论.目前,在导电性能方面,对直流和小信号交流行为,可得到满意的理论解释;然而对于相应的工频交流大信号,还没有成功地利用已有的势垒模型定量地描述压敏元件的容性和非线性阻性电流成分.同样,有待解决的还有不同脉冲波形在反转区中行为的定量解释,目前能做的仅仅是瞬态响应初步模拟研究[11].频繁使用的压敏电阻元件的一个相关领域是电力电子电路,在该领域,典型的陡峭的瞬态浪涌具有一定程度的能量应力,但是重复率很高.对此,目前通过试验和建模,也仅获得有限的了解.Sn O2压敏陶瓷是20世纪90年代开始发展起来的一种新型压敏材料,也是近年来国际压敏材料的研究热点之一[8].SnO2是与ZnO相类似的n型半导体,在无掺杂的情况下不易烧结,内部呈多孔状.采用常规电子陶瓷制备工艺,经过高温烧结,通常只有理论密度的50%~60% 左右,因而被广泛应用于气敏传感器和湿敏传感器.研究[12-13]表明,通过一些金属氧化物(如CoO、Mn O、Zn O等)的掺杂,可以改善Sn O2陶瓷的烧结特性,得到接近SnO2理论密度的陶瓷材料.这种以致密的Sn O2为基的陶瓷材料可用于制作压敏电阻.1995年,Pianaro S A等研究发现,通过二价离子和五价离子的复合掺杂取代,可在Sn O2晶格内产生缺陷离子,从而得到结构单一、烧结密度高和压敏性能不错的Sn O2压敏陶瓷;添加0.05 mol%Nb2 O5到SnO2-CoO(1.0 mol%)系统,可得到非线性系数α=8的SnO2 压敏陶瓷,其电位梯度为187 V/mm [6].在此基础上,再添加三价金属氧化物(如0.05 mol%Cr2 O3),可进一步提高SnO2压敏陶瓷的非线性,α=41,电位梯度为400 V/mm.显然,SnO2压敏陶瓷是一种颇值得关注的高梯度压敏材料.与多相的ZnO压敏陶瓷不同,以SnO2晶粒为主晶相,具有相对单一的晶相结构(见图 3)[10],是SnO2-CoO系统和SnO2-ZnO系统压敏陶瓷微观结构的特点(SnO2-MnO系统压敏陶瓷可明显观察到第二相的存在[14]).由于各种金属氧化物添加量都很少,不存在明显的其他相,X衍射分析通常只观察到SnO2相.然而,通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察发现,除了SnO2主晶相外,在Sn O2-CoO、SnO2-MnO和Sn O2-Zn O系统的晶界上分别有Co2 SnO4、Mn2 SnO4和Zn2 SnO4等晶相的沉积物,主要分布在多个晶粒交汇处[15].高分辨透射电镜(HRTEM)还揭示出在Sn O2-Sn O2晶粒之间存在2种不同的晶界,一种是有过渡金属元素偏析的I型薄晶界,另一种是较厚的II型晶界,偏析的过渡金属元素很少.文献[15]认为,存在有过渡金属元素偏析的I型晶界是一种能够控制非欧姆特性的激活晶界,而II型晶界可能对导电机制不起什么作用.根据Sn O2压敏陶瓷的微观结构,采用适用于Zn O压敏陶瓷的肖脱基(Schottky)型晶界势垒模型来描述Sn O2压敏陶瓷的导电机制已被普遍接受[8].与ZnO压敏陶瓷相比较,SnO2压敏陶瓷的晶粒较小,平均晶粒大小一般小于10μm.这也是Sn O2压敏陶瓷具有较高的电位梯度(Eb)的原因之一.同时,具有相对简单的晶相结构的SnO2压敏陶瓷与多相的ZnO压敏陶瓷相比,理论上具有较大的通流面积.Sn O2压敏陶瓷能否有比Zn O压敏陶瓷更大的通流能力,目前尚无报道.通流容量是压敏元件的一项重要指标,这方面的研究工作亟待开展[8].简言之,SnO2压敏陶瓷是一种有潜力的新型压敏陶瓷材料,具有可与ZnO压敏元件相比的高非线性欧姆特性和高电位梯度.以SnO2晶粒为主晶相,具有相对简单的晶相结构,是Sn O2压敏陶瓷微观结构的特点.目前,在国外SnO2压敏陶瓷处于研发到生产的过渡阶段,已有关于Sn O2压敏电阻的商业试制品问世的报道(见图4)[10].Sn O2压敏陶瓷研发工作中的一大瓶颈是工业Sn O2原料的价格比Zn O贵许多.Sn O2原料的价格制约着SnO2压敏陶瓷的研制和发展[8].不过随着研究的进一步深入,Sn O2压敏陶瓷的高电位梯度和其他特点有可能补偿价格带来的不利因素.随着科学技术的飞速发展,各种压敏陶瓷材料和压敏元件的研发都取得了很大进展.新型压敏元件的开发和新的应用领域,特别是国外Zn O压敏材料的新发展和新应用以及新型SnO2压敏材料的显著进展,应引起国内业界的关注.【相关文献】[1] Clarke D R.Varistor Ceramics[J].Journal of the American Ceramic Society,1999,82(3):485-502.[2] Gupta T K.Applications of Zinc Oxide Varistors[J].Journal of the American Ceramic Society,1990,73(7):1817-1840.[3] Fan J.The Effect of Metal Oxide Additives on the Microstructure and Electrical Behaviour of Zinc Oxide Ceramics[D].Manchester:The University of Manchester,1992.[4] Fan J,Freer R.Varistor Properties and Microstructure of ZnO-BaO Ceramics [J].Journal of Materials Science,1997,32(5):415-419.[5] Fan J,Freer R.The Roles Played by Ag and Al Dopants in Controlling the Electrical Properties of ZnO Varistors[J].Journal of Applied Physics,1995,77(9):4795-4800.[6] Pianaro S A,Bueno P R,Longo E,et al.A New SnO2 Based Varistor System [J].Journal of Materials Science Letters,1995,14(10):692-694.[7] Fan J,Freer R.The Deep Level Transient Spectroscopy of SnO2 Based Varistors [J].Applied Physics Letters,2007,90:093511.[8]范积伟,黄海,夏良.氧化锡压敏陶瓷[J].功能材料,2007,38:557-560.[9] Bueno P R,Oliveira M M,Bacelar-Junior W K,et al.Analysis of the Admittance-frequency and Capacitance-voltage of SnO2·CoO-based Varistor Ceramics [J].Journal of Applied Physics,2002,91(9):6007-6014.[10] Bueno P R,Varela J A,Longo E.SnO2,ZnO and Related Polycrystalline Compound Semiconductors:An Overview and Review on the Voltage-dependent Resistance(non-ohmic)Feature[J].Journal of the European Ceramic Society,2008,28(3):505-529.[11] Greuter F,Siegrist M,Kluge-Weiss P,et al.Microvaristors:Fuctional Fillers for Novel Electroceramic Composites[J].Journal of Electroceramics,2004,13(4):739-744.[12] Cerri J A,Leite E R,Gouvea D,et al.Effect of Cobalt(II)Oxide and Manganese (IV)Oxide on Sintering of Tin(IV)Oxde[J].Journal of the American Ceramic Society,1996,79(3):799-804.[13] Castro M S,Aldao C M.Charicterization of SnO2-varistors with Different Additives[J].Journal of the European Ceramic Society,1998,18(14):2233-2239.[14] Fan J,Jiwei,Zhao huijun,Xi Yanjun,et al.Characterisation of SnO2-CoO-MnO-Nb2 O5 Ceramics[J].Journal of the European Ceramic Society,2010,30(2):545-548.[15] Orlandi M O,Bomio M R D,Longo E,et al.Nonohmic Behavior of SnO2-MnO Polycrystalline Ceramics[J].Journal of Applied Physics,2004,96(7):3811-3817.。

激光诱发ZnO压敏陶瓷组织及性能研究的开题报告

激光诱发ZnO压敏陶瓷组织及性能研究的开题报告

激光诱发ZnO压敏陶瓷组织及性能研究的开题报告摘要:本文旨在研究激光诱发ZnO压敏陶瓷的组织及性能。

首先对ZnO压敏陶瓷的基本特性进行了简要介绍,分析了目前研究中存在的问题和发展方向。

其次,介绍了激光处理技术的基本原理、激光装置的构成与参数选择,探究了激光与陶瓷的相互作用机理。

接着,详细论述了激光诱发ZnO压敏陶瓷的制备工艺,包括激光处理参数的优化和对组织性能的分析。

最后,对目前工作的意义和未来研究方向作了阐述。

关键词:激光诱发、ZnO压敏陶瓷、组织性能一、研究背景ZnO压敏陶瓷具有灵敏的电学响应、宽工作频率范围、瞬态响应速度等优良特性,应用广泛于电力装置、通信设备、自动化系统等领域。

随着电子技术的不断发展和应用需求的提高,ZnO压敏陶瓷的性能和组织结构已成为研究热点。

然而目前尚存在一些问题,如ZnO压敏陶瓷的抗压性能需要进一步提高,并完善其疲劳寿命和稳定性等。

激光处理技术在材料加工和表面改性方面具有独特的优势,其高功率、高精度、非接触性等特点正在被广泛应用。

本文旨在探究激光诱发ZnO压敏陶瓷组织改性的途径,为ZnO压敏陶瓷的性能提升提供新思路。

二、研究内容1. ZnO压敏陶瓷的基本特性2. 激光处理技术的基本原理及适用性3. 激光诱发ZnO压敏陶瓷制备工艺研究4. 结构和性能分析5. 意义和未来研究方向三、研究方法本文采用实验室制备的ZnO压敏陶瓷样品,利用激光处理技术对其进行组织和性能的改性。

研究中包括激光处理参数的优化和对组织性能的分析,使用SEM、XRD、电学参数测试等手段对样品进行实验研究。

四、研究预期结果1. 探究激光诱发ZnO压敏陶瓷的组织改性途径,解决其存在的问题。

2. 对激光诱发ZnO压敏陶瓷的制备工艺进行优化,获得性能更优的材料。

3. 通过结构和性能分析,得到ZnO压敏陶瓷激光处理后的特性。

4. 为ZnO压敏陶瓷的应用提供新的思路和方法。

五、研究意义本文的研究可以为激光处理技术在ZnO压敏陶瓷领域的应用提供一种新思路和方法,其研究结果可以为ZnO压敏陶瓷的性能提升和应用拓展提供理论和实践指导。

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更多工作投入于研制低压 ZnO 压敏电阻配方。研究表明添加 Al2O3 可使 ZnO 晶粒阻抗 下降,添加 TiO2 可促使晶粒生长,但造成晶粒不均匀长大,添加 B2O3 可改善晶粒均匀性。 添加适量 Zn7Sb2O12 可降低压敏电压梯度。但随压敏电阻的压敏电压梯度降低,压敏电阻的 非线性系数减小,使压敏电阻的性能恶化。因此研制非线性好、耐浪涌能力强的低压压敏电 阻器是当前急待解决的课题。我国研制的低压 ZnO 压敏电阻的性能见表 3。今后的发展方 向还是进一步降低压敏电压,提高非线性系数,增大通流能力。
2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100085) Abstract: The development of high-voltage and low-voltage zinc oxide varistor ceramic was reviewed in this paper. Manufacturing ZnO varistor ceramic powder by chemical method is a potential method for improving varistor’s electric properties. For making low voltage varistor, it is worth to study additives which improve nonlinearity exponent and current capacity of the ZnO varistor. Key Words: ZnO varistor, breakdown voltage, current capability
研究制粉方式对高压 ZnO 压敏陶瓷组织结构和电参数的影响,表 2 列出了一些研究者采
用化学沉淀法和溶胶凝胶法粉体制备的压敏电阻的性能,可见不同研究者由于采用不同的
配方,其压敏电压梯度变动较大。
表 1 日本三菱公司的新型 MOA 参数[8]
电参数
系统的标称电压(KVr.m.s) 额定电压 Ur(KVr.m.s) 残压(KVP),10KA
I=(V/C)α
__中__国__科__技__论__文__在__线_______________________________________________w_w_w__.p_a_p_e_r_.e_d_u_._c_n__
式中I是流过变阻器的电流; V是加在变阻器两端的电压; C是量纲为欧姆的材料系
能力。通过改进配方来提高压敏陶瓷材料的压敏电压梯度已进行了多年研究,日本三菱公
司在多年研究的基础上通过添加稀土元素,降低 ZnO 压敏陶瓷的晶粒尺寸提高压敏电压,
进而减小了氧化物避雷器的尺寸。日本三菱公司通过该措施研制出的新型 MOA,使 MOA 的结构大大简化,尺寸可缩小一半左右,见表 1[8]。随着纳米科技的兴起,众多学者开始
_______________________________________________________________w_w_w__.p_a_p_e_r_.e_d_u_._c_n__
430 材料科学
华北电力大学博士电力基金资助
ZnO 压敏陶瓷的发展现状
刘东雨 1, 2 徐鸿 1 杨昆 1 李斌 1 蔡国雄 2
通流能力:以规定的波形(例如 2ms 方波)对器件进行正反两方向的电流冲击, 以△V1mA/V1mA 变化小于 10%能通过的最大冲击电流为通流容量。
2. ZnO 压敏电阻的发展现状
2.1 高压 ZnO 压敏电阻的发展现状
高压 ZnO 压敏电阻的研究热点一直是提高 ZnO 压敏电阻的压敏电压梯度,提高通流
1. 华北电力大学动力工程系,北京 102206 2. 中国电力科学研究院,北京 100085
摘要: 本文从高电压和低电压两个方面综述了 ZnO 压敏陶瓷的发展现状。指出化学法制备压敏陶瓷粉体 是一种很有发展潜力的方法。在制备低压 ZnO 压敏电阻方面需深入研究抑制晶粒异常长大,提高压敏电阻 非线性系数和通流能力的添加剂。 关键词:ZnO 压敏陶瓷,压敏电压,通流能力
__中__国__科__技__论__文__在__线_______________________________________________w_w_w__.p_a_p_e_r_.e_d_u_._c_n__
晶粒和较好的组织均匀性,使 ZnO 压敏电阻的压敏电压和通流能力明显提高。费自豪等[14,15] 采用化学共沉淀粉体制备的 ZnO 压敏电阻将 U1mA/mm 值由 202V/mm 提高到 298V/ mm 提 高约 48%。美国 Raychem 公司采用共沉淀包膜法制备的 ZnO 压敏电阻具有较高的压敏电压, 较小的泄漏电流和较大的通流能力[16]。 袁方利等采用化学共沉淀粉体制备的 ZnO 压敏电阻 较相同配方的传统压敏电阻具有较高的压敏电压和通流能力[17]。康雪雅等采用溶胶凝胶粉 体制备的压敏电阻较传统球磨法粉体制备的压敏电阻的击穿电压由 976V 提高至 1546V[18]。 可见,虽然采用化学法粉料制备的压敏电阻的压敏电压和非线性系数随配方不同而有所变 化。但与机械法粉料制备的压敏电阻相比具有较小且均匀的 ZnO 晶粒从而使压敏电阻具有 较大的通流能力和较高的压敏电压。经过 35 年改进配方的研究,再尝试通过配方提高 ZnO 压敏陶瓷的压敏电压梯度难度很大,改变制粉方法,采用化学法制粉将是今后一个时期的研 究热点。但值得注意的是,注意获得压制性能好的球形粉末。因为即便选用相同的配方,由 于采用不同的沉淀剂,得到不同形状的粉体,其压敏电阻的电学特性也不相同[19]。因此, 需选用合适的沉淀剂,制备出近似球状的粉体,进而获得良好电学性能的压敏电阻。 2.2 低压 ZnO 压敏电阻的发展现状
表 2 湿式化学法制粉对压敏电阻性能的影响
制粉方法及参考文献
晶粒尺寸 μm
压敏电压梯度 U1mA/mm
非线性 指数
化学沉淀法[9]
3
180
44
溶胶凝胶法[10]
<4.2
375
55~60
溶胶凝胶法[11]
4.6
830~980
30~33
溶胶凝胶法[12]
3
715
50
化学沉淀法[13]
3
1000
30
对比研究发现采用化学方法制备的微细粉或纳米粉做成的压敏电阻,具有较小的 ZnO
Development of Zinc Oxide Varistor Ceramic Liu Dongyu1,2, Xu Hong1, Yang Kun1, Li Bin1, Cai Guoxiong2 (1. Department of Power Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206
ZnO 压敏陶瓷或称压敏变阻器(varistor)是一类电阻值随加于其上的电压而灵敏变化 的电子陶瓷。其工作原理是基于所用压敏电阻特殊的非线性电流─电压(I─V)特性。电流 ─电压的非线性特性主要表现在, 当电压低于某一临界电压(阀值电压 VB)之前, 变阻器的阻 值非常高, 其作用接近于绝缘体(其I─V关系服从于欧姆定律), 当电压超过这一临界值时, 电阻就会急剧减少, 其作用又相当于导体(其I─V关系为非线性), 此时,I─V关系可用 下式表示:
雷电冲击耐受电压(KVP)
66 154 275 500 84 196 266 420 235 500 600 870 350 750 950 1300
与现行 MOA 的
比较
尺寸 变化
高度(%) 直径(%)
体积变化 (%) 重量变化 (%)
57 92 56 60 94 74 86 92
50 50 40 50 80 60 60 50
数, α表示电阻值随电压增加而下降的程度指数, 称为非线性系数,非线性系数α是衡量压
敏电阻性能好坏的一个非常重要的电参数,α值越大,压敏电阻的保护特性越好。通常非线
性系数采用下式求出α=1/lg(V10mA/V1mA)。 压敏陶瓷的主要电参数除非线性系数α外还有压敏电压,泄漏电流,残压比和通流能力
表 3 我国研制的低压 ZnO 压敏电阻
电压梯度 V1mA/mm 非线性系数 漏电流/μA 参考文献
8
18
6
[24]
<50
>25
<5
[25]
15
34
[5]
2.2.2.片式无引线低压压敏电阻器的研究现状
降低 ZnO 压敏陶瓷的压敏电压的另一个途径是通过层叠方式减小压敏电阻片的厚度。
近年来开发的片式叠层氧化锌压敏电阻器具有响应时间短、电压限制特性好、受温度影响小、
自 1968 年日本松下电器公司首先研制成功氧化锌压敏陶瓷以来,由于它具有优异的非 线性电压──电流特性和吸收能量(浪涌)的能力,经过近三十年的研究与开发,在电子 线路和电力系统的过电压保护中得到广泛的应用。在高电压方面,用 ZnO 压敏陶瓷阀片制 作的氧化物避雷器(MOA)已取代 SiC 避雷器用于电力系统的过压保护和浪涌吸收,用 ZnO 压敏陶瓷制作的压敏电阻已取代齐纳二极管用于电子线路中稳压和脉冲抑制[1~4]。在低电压 方面,用 ZnO 压敏陶瓷制作的低压压敏电阻已用作 IC 保护,CMOS 保护,液晶显示驱动元 件,电压波动检测元件,直流电平移位元件以及均压元件等[3,5,6]。虽然经过 35 年的发展 ZnO 压敏陶瓷无论是在高电压方面还是在低电压均得到了广泛的应用,但 MOA 存在尺寸偏大的 问题,尤其是配合 GIS 时,尺寸问题更为突出[7]。在低压方面,随压敏电压降低,非线性系 数降低,使 ZnO 压敏电阻性能恶化。然而作为液晶显示驱动元件,若压敏电阻的压敏电压 低于 15V,就可以显著降低能耗,降低液晶显示器的成本。为此,本文从高压和低压两方 面介绍 ZnO 压敏电阻研究进展情况。 1. ZnO 压敏陶瓷的电性能参数
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