[发明专利]一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法。

背景技术

压敏电阻材料是用于制作压敏电阻器的材料。压敏电阻器是一种具有非线性伏安特性的限压型保护器件电阻器件，主要用于在电路承受过压时进行电压嵌位，吸收多余的电流以保护敏感器件。利用压敏电阻材料的非线性伏安特性，当过电压出现在压敏电阻器的两极间，压敏电阻器可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。在一定的温度和特定的电压范围内，压敏电阻器的电流随电压的上升而急剧的升高，其电阻值随电压的升高而急剧下降，具有非线性伏安特性。压敏电阻器通过对脉冲电压、浪涌电压、感应雷电压、操作过电压的吸收，从而有效地保护电子器件、电子线路、电子设备、用电设备免受异常电压的冲击。

压敏电阻器的工作原理是：当电压正常时，压敏电阻器处于绝缘状态，当电压升高超过压敏电压时，压敏电阻器会立即由绝缘状态变为导通状态，响应时间极快，通过它的电流瞬间增加。在有异常电压侵袭被保护器件、设备时，压敏电阻器可在极短的时间内把大量的电流吸收掉，从而达到保护电子元器件的目的。

氧化锌为传统的压敏电阻材料，氧化锌压敏电阻器具有非线性系数大、漏电流小、通流能力强、响应时间快等特点，被广泛应用于用电领域。现在通用的氧化锌压敏电阻材料的压敏电压梯度一般在120～200V/mm，难以满足高电位梯度压敏电阻器的应用要求。因此，研制性能优异的高电位梯度氧化锌材料，或者研制新型的非氧化锌压敏电阻材料具有重要的意义。高电位梯度压敏电阻材料可使压敏器件小型化，从而能够大大的节约材料资源。

发明内容：

本发明目的在于，提供一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料及制备方法，该材料各组分是由主相SnO₂、致密增强剂Co₂O₃、非线性增强剂Nb₂O₅、电位梯度增强剂Pr₆O₁₁和电位梯度增强剂Y₂O₃制成，采用高能球磨技术，通过在SnO₂中添加稀土氧化物：Co₂O₃、Nb₂O₅、Pr₆O₁₁、Y₂O₃，优化材料配比，提高了二氧化锡压敏电阻材料的电位梯度，明显改善了其电学性能。本发明的制备方法具有工艺简化，省去了传统的预烧及造粒工序；对设备要求低，传统设备即可满足要求；高能球磨使晶粒细化、低温活性增大；添加适量Y₂O₃能阻止SnO₂晶粒的长大和提高成品的非线性指数；产品性能好，密度为4.40～6.54g/cm3；压敏电位梯度为1010.24～1476.81V/mm；漏电流为0.82～2.6μA/cm²。本发明具有压敏电压梯度高，漏电流小，综合电学性能优异的特点，可用于各类大型设备的电源保护、家庭楼宇的防雷等场所。

本发明所述的一种高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料，该材料各组分是由摩尔百分比主相SnO₂ 98.1-98.8mol％、致密增强剂Co₂O₃ 0.9mol％、非线性增强剂Nb₂O₅ 0.1mol％、电位梯度增强剂Pr₆O₁₁ 0.14-0.44mol％和电位梯度增强剂Y₂O₃ 0.06-0.46mol％制成。

所述致密增强剂氧化钴是以钴的氧化物Co₂O₃形式引入。

所述的非线性增强剂氧化铌是以铌的氧化物Nb₂O₅形式引入。

所述的电位梯度增强剂氧化镨是以镨的氧化物Pr₆O₁₁形式引入。

所述的电位梯度增强剂氧化钇是以钇的氧化物Y₂O₃形式引入。

所述的高电位梯度二氧化锡压敏电阻材料的制备方法，按下列步骤进行：