[发明专利]一种压敏电阻的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于电阻制造技术领域，具体涉及一种压敏电阻的制造方法。

背景技术

ZnO压敏电阻具有优良的非线性特性和浪涌吸收能力，越来越广泛的应用于电子线路和电力系统中作为浪涌吸收型和过压保护型元件。其优良特性来源于陶瓷体内独特的晶界结构，晶界结构的形成主要受添加剂和烧结工艺的控制，适当的添加剂是形成优良非线性的基本要素。

通常的ZnO压敏电阻都是以ZnO为主要成分，通过添加Bi₂O₃、Sb₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃等金属氧化物(一般含8～10种)按普通电阻陶瓷工艺制造而成的烧结体。这些添加剂按作用机理可分为三类：(1)促进ZnO压敏陶瓷形成晶界结构的添加物，如Bi₂O₃、BaO、SrO、PbO、Pr₂O₃等，它们主要的影响是促进液相烧结并形成陷阱和表面态而使材料具有非线性。(2)改善压敏陶瓷电气性能非线性特性的添加物，如MnO₂、Co₂O₃、Al₂O₃、Ga₂O₃等，它们的一部分施主杂质所固溶于ZnO晶粒中提供载流子，其余部分则在晶界上形成陷阱和受主而提高了势垒高度。(3)提高稳定性的添加物，如NiO、Sb₂O₃、GeO₂、SiO₂和少量玻璃料，它们的主要作用是提高压敏陶瓷对电压负荷和环境(温度和湿度)影响的稳定性。压敏陶瓷的电气性能主要取决于添加物的种类和其在晶界上的分布。典型的ZnO压敏陶瓷具有三种晶相，即作为烧结主体晶粒的ZnO相、作为晶界的富铋相及分布于晶粒之间的分离的尖晶石相。

控制ZnO压敏陶瓷的非线性伏安特性从研究添加剂的作用入手，但人们还没有认识清楚产生ZnO压敏陶瓷非线性的根源，对能改善非线性的添加剂还缺少系统的了解，对未知添加剂亦缺乏预见。深入这方面的研究工作不仅对ZnO压敏陶瓷，而且对其它非欧姆陶瓷材料的研究也有积极意义。

ZnO压敏电阻的传统制备方法为球磨法，球磨时间长达5～24h，而且得到的前驱体颗粒大，且分布不均匀，烧结成瓷温度为900～1200℃。与固相的球磨法相比，液相合成的粉体颗粒更细、粒度分布更窄、形状更规则、粉体活性更大。液相掺杂可有效地控制ZnO粉体的微观结构从而提高压敏电阻的性能。而普通液相反应方法(共沉淀法，溶胶凝胶法等)，前驱体制备也需要数小时，且烧结成瓷温度为900～1100℃，虽然温度有所降低，粉体颗粒也比固相球磨法制备的更细，但仍然存在耗时长、耗能高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前对能改善非线性的添加剂没有系统了解、现有制备方法耗时长、耗能高的问题，提供一种压敏电阻的制造方法，该方法在前驱体制备过程中采用微波法，提供高温高压的制备环境，使得液相合成时间减少为5～10分钟，而且微波水热反应得到的前驱体，后期烧结成瓷的温度可有效降低为850℃，在制备时间和制备温度上较传统液相法都有所改善，极大程度上降低了成本，提高了生产效率。原料采用五元配方，系统的研究了Co、Mn添加剂对于ZnO压敏电阻物理性能的影响。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种压敏电阻的制造方法，所述方法具体步骤如下：