[发明专利]一种氧化锌压敏电阻生料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌压敏电阻生料，所述氧化锌压敏电阻生料由如下组分按摩尔百分比混合组成：氧化锌87.0％～96.5％；三氧化二铋0.5％～3.5％；第ⅡA族氧化物、第ⅢA族氧化物或第ⅤB族氧化物1.0％～3.5％；三氧化二钇、二氧化硅或二氧化钛1.0％～3.0％；与锌离子的离子半径相对差值小于15％的金属氧化物1.0％～3.0％。本发明还公开了一种氧化锌压敏电阻生料制备氧化锌压敏电阻的方法。本发明配方合理、工艺简单，通过改变氧化锌压敏电阻中的掺杂成分和不同掺杂成分的掺杂比例，改善了氧化锌的晶格结构，显著地提高了氧化锌压敏电阻的非线性系数，同时降低了氧化锌压敏电阻的损耗。

技术领域

本发明属于压敏电阻器材料技术领域，具体涉及一种氧化锌压敏电阻生料及其制备方法。

背景技术

氧化锌是一种ⅡB-ⅥA族宽禁带半导体材料。纤锌矿结构的氧化锌是压敏电阻、线性电阻和透明导电薄膜等电力电子器件的主要基体材料。氧化锌压敏电阻可以有效地吸收电路中的浪涌电压，能对电力电子系统进行过电压实时保护。非线性系数α和击穿场强E_1mA是压敏电阻的主要特性参数，非线性系数α值越大的压敏电阻对过电压的灵敏性越高，通过控制合适的击穿场强E_1mA可以使压敏电阻适用于不同的电力电子系统。氧化锌压敏电阻压敏性能的形成机理主要与其特殊的晶界结构有关，晶界厚度小、界面明显且分布均匀的氧化锌压敏电阻通常具有较高的非线性系数和稳定的击穿场强。

以氧化锌为基体材料的压敏电阻体系主要有ZnO-Bi₂O₃体系和ZnO-Pr₂O₃体系两种，压敏电阻的烧结温度通常高于内电极的熔点。因此ZnO-Bi₂O₃体系可采用银电极、铂电极或钯电极，主要适用于烧结温度处于900℃左右的低温烧结过程，ZnO-Pr₂O₃体系采用铂电极或钯电极，适用于1000℃以上的高温烧结过程。由于铂和钯属于贵金属，使用成本高，因此ZnO-Bi₂O₃压敏电阻体系具有较广泛的应用。

氧化锌压敏电阻是在ZnO粉末基料中掺入少量的的Bi₂O₃、Co₂O₃、MnCO₃、Sb₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、Ni₂O₃等多种添加剂，经混合、球磨、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷元件，应用领域非常广泛，例如电力系统、工业配电系统、建筑物、航空航天器的NEMP保护、军事工业，而且还在不断扩展。采取的添加剂不同，影响氧化锌压敏电阻的致密度和电性能，因此通过改变添加剂的成分和剂量，从而改变氧化锌压敏电阻的晶界结构，减小其晶界厚度小、提高其界面分布均匀度，成为提高氧化锌压敏电阻的电性能的主要方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种氧化锌压敏电阻生料及其制备方法，其配方合理、工艺简单，通过改变氧化锌压敏电阻中的掺杂成分和不同掺杂成分的掺杂比例，改善了氧化锌的晶格结构，显著地提高了氧化锌压敏电阻的非线性系数，同时降低了氧化锌压敏电阻的损耗。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氧化锌压敏电阻生料，其特征在于，所述氧化锌压敏电阻生料由如下组分按摩尔百分比混合组成：

氧化锌87.0％～96.5％；

三氧化二铋0.5％～3.5％；

第ⅡA族氧化物、第ⅢA族氧化物或第ⅤB族氧化物1.0％～3.5％；

三氧化二钇、二氧化硅或二氧化钛1.0％～3.0％；