介绍一个ZnO-based压敏电阻是一种陶瓷设备用于防止电力激增。电流电压的行为(电流-电压)在压敏电阻曲线是非线性的,可以解释为肖特基壁垒在晶界的存在[1 - 3]。突波吸收器可以使用备用或直流电在范围广泛的功率或电压值。此外,压敏电阻高吸收能量的能力,提供良好的稳定性。压敏电阻的多功能性使其使用在高电压应用程序以及在微电子电路。 的传统制造ZnO-based突波吸收器由氧化锌粉末的混合物(> 95 wt %)与另一个Bi等氧化物粉末2O3首席运营官MnO,某人2O3和铬2O3,其次是整合和常规烧结[4]。从这个过程组成的多晶微观结构结果半导体氧化锌颗粒包围一层薄薄的晶间相[2]。除了形成晶间层,各种添加剂的功能ZnO-based压敏电阻进行了研究。例如,致密化和氧化锌晶粒生长动力学可以由Bi的发生2O3丰富的共晶液体在晶界和晶粒连接[5]。的首席运营官或MnO可以防止Bi2O3蒸发在烧结温度和添加Cr2O3和某人2O3可以控制氧化锌晶粒生长[2]。 反应键合过程首先在德国发达Claussen等。[6]的名字反应结合氧化铝(RBAO),然后是适应生产氮化硅(RBSN:反应结合氮化硅)和碳化硅(RBSC:反应结合碳化硅)。亚博网站下载材料所产生的反应键(RB)过程显示更好的物理和机械特性以及均匀的微观结构组成的非常小的颗粒。这些是可取的特征在基于氧化锌压敏电阻的情况下自击穿电压正比于晶界数量的电极和一个很好的分布电阻之间相的微观结构是必需的。因此,这项工作的目标是(我)探索的可能性产生ZnO-based结合氧化锌压敏电阻的反应(RBZO)过程,(2)改善均匀性的氧化混合物利用铣削行动,(3)提高氧化物组成的烧结行为由于小颗粒是由铣削和(iv)探讨RB过程对压敏电阻性能的影响如击穿电压和非线性系数。yabo214 实验粉末的锌、有限公司、锰、铬和某人,氧化锌和Bi2O3被用作原料。粉混合物是在传统的球磨机研磨ZrO2媒体,磨机的转速是200 rpm在16 h(铣。ball-to-powder体积比例为10:1。磨粉的混合物,圆柱直径2厘米,厚度0.2厘米的样本是单轴压制造的,在270 MPa的压力。按样品在空气中烧结加热循环,允许锌氧化产生更多的氧化锌。为了制造设备电气测试,圆形金色斑点(0.196厘米2)把两边的磁盘通过溅射面具。然后,使用银膏冷焊接。实验过程的计划提出了如图1所示。使用的原因开始总氧化锌粉末混合物,而不是使用纯金属锌,是因为原来的氧化锌颗粒作为种子或核为了获得完整的纯锌,氧化RB。yabo214 %20to%20Produce%20ZnO-Based%20Varistors_files/image001.gif)
Figure 1。计划的实验过程。 的阶段和烧结样品的微观结构是由x射线衍射分析(XRD、西门子d - 5000,德国)和扫描电子显微镜(SEM、jeol - 6300、日本)分别与样品与标准ceramographic抛光技术。反应行为调查示差热分析(DTA, TG Setaram / DTA92,法国)和热重分析(TGA,法国Setaram TG / DTA92)相同的烧结后样品的循环。 结果与讨论热分析典型的重量变化(热重分析、TG)中观察到的样品压在270MPa提出了图2作为温度的函数。从室温到330°C,蒸发有机物种或水吸附在铣削导致体重减轻。在更高的温度有一个体重从330年到470°C,对应于锌氧化。值得注意的是,磨粉氧化速度当锌仍在固相(锌的熔点是419°C) [6]。因此,在这一过程中(RBZO)缓慢升温速率在熔化温度以达到最好的使用新的氧化锌颗粒的特性。示差热分析(DTA)曲线呈现在图2中,显示有一个小的增量和300之间的热流470°C;这种放热行为与锌的氧化有关。在419°C的吸热峰对应的熔化温度可以观察到。 %20to%20Produce%20ZnO-Based%20Varistors_files/image002.gif)
图2。曲线的差热及热重分析作为温度的函数。 X -射线衍射分析(XRD)XRD模式对应于出口量和研磨样品粉末只有锌和氧化锌显然是观察到的峰值(图3)表明没有污染或其他化学反应发生在铣削。另一方面,XRD峰与添加剂等;铬、锰、钴、某人或Bi2O3没有观察到,可能是因为量非常小,他们不能被探测到。因此我们没有任何实验证据表明起始金属氧化物存在。不过,最有可能的是金属被氧化在本研究的试验条件下,在标本在空气中加热,加热速度缓慢,完全氧化锌,因为我们使用的所有金属有负面的标准生成自由能值如表1所示。 烧结试样的XRD模式在1200°C 1 h如图3 C和大山峰的氧化锌,而锌山峰消失表明锌氧化加热期间完成。物种相关的添加剂不会出现由于其含量低。然而,自由能源形成的铬、锰、Co和某人更消极的锌,所以认为添加剂也在加热循环氧化[8]。 表1。自由能的生成氧化物[8]。
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-287086年 |
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2(某人)+ 3/2O2→(某人2O3] |
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图3。)出口量粉末x射线衍射模式,b)粉磨在16小时和c)烧结后样品RBZO周期。 微观结构图4显示了一个典型的微观结构后RBZO周期。微观结构均匀,它是由小的氧化锌颗粒角形状典型的这种类型的陶瓷。材料显示了一些孔隙度。一些新的氧化锌颗粒产生RBZO过程中观察到的。这些新的氧化锌颗粒本地化主要在粒间区域,然而,也观察到一些氧化锌颗粒在颗粒内的位置。粒子的存在除了氧化锌无法观察到。yabo214 %20to%20Produce%20ZnO-Based%20Varistors_files/image012.jpg)
图4。微观结构反应后的ZnO-based压敏电阻焊接周期。 当前,电压(电流-电压)曲线观察图5中,阈值电压的ZnO-based变阻器RBZO捏造出来的是非常高的。这种效应归因于小颗粒以及高度晶界的电阻特性。非常好的氧化锌颗粒的存在是由于RBZO过程,让新氧化锌的形成在晶界阻碍了古老的氧化锌颗粒聚集成大颗粒。yabo214绝缘相均匀分布在整个微观结构建立压敏电阻效应观察到在图5中。 %20to%20Produce%20ZnO-Based%20Varistors_files/image013.gif)
图5。电压和电流为ZnO-based突波吸收器。烧结在1200°C的1 h。 结论压敏电阻设备制造使用一种新颖的方法基于反应结合的过程。缓慢加热率在氧化过程中使用在温度低于熔化温度锌。烧结块显示细晶粒微观结构由原来的氧化锌颗粒,作为原料,添加和新氧化锌颗粒在氧化过程中产生的。yabo214压敏电阻可以运行在高电压和电流-电压曲线显示典型的压敏电阻的非线性行为表明,绝缘阶段丰富(Bi)同质分布在微观结构。 引用1。f . Gruter g·布拉特:“电气性能多晶晶界的复合半导体”,半导体科学技术,亚博老虎机网登录5,110 - 113 (1990)。 2。m .松岗”Nonohmic Propierties氧化锌”,日本。j:。理论物理,10,736 - 741 (1971)。 3所示。l·m·h·r·菲利普·莱文森和“氧化锌压敏电阻-评”,美国陶瓷协会通报,65年,639 - 641 (1986)。 4所示。j.p. Caffin。“锌氧化物成分中低电压突波吸收器",美国专利号143 - 146 (1992)。 5。m t, b . Ai, o . Dorlanne和a . Loubiere”不同的单粒连接在氧化锌压敏电阻”,j .达成。理论物理,5,1562 - 1565 (1987)。 6。n Claussen: Travitzky和s .吴裁剪反应保税2O3(BBAO)陶瓷,陶瓷。Eng。科学。Proc。11,806 - 820。(1990) 7所示。n . Claussen“处理反应机制和Oxidation-Formed Al的属性2O3矩阵复合材料”,de体格IV》杂志1327 - 1330 (1993)。 8。j·f·沙克尔福德和w·亚历山大,“材料科学与工程手册”,CRS出版社,佛亚博网站下载罗里达州亚博老虎机网登录波卡拉顿(2001)。 详细联系方式 |