陕西科技大学半导体材料与器件中心，西安 710021
在ZnO-Bi2O3-MnO2-Cr2O3基础上掺杂不同含量的SiO2，采用传统固相烧结法制备ZnO压敏陶瓷。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究了ZnO压敏陶瓷的物相组成和微观结构。利用数字源表、电感电容电阻测试仪测试并分析其电学性能。利用电容-电压特性法测试其晶界参数。结果表明：在频率10 kHz附近时，由于极化跟不上外电场变化，相对介电常数急速下降，同时产生相应的损耗峰。随着SiO2掺杂量的增加，损耗角正切(tanδ)先降低后升高，在掺杂量为0时最高，1.0%(摩尔分数)时最低，SiO2的掺杂明显降低了在105 Hz附近的tanδ值。非线性系数(α)随着SiO2掺杂量的增加先增加后减小，在SiO2掺杂量为1.0%时，样品α值达到43.36，晶界势垒高度φb在10 kHz时为1.98 eV，施主浓度低至2.97×1024 m-3，同时漏电流IL为0.31 μA/cm2。
二氧化硅 氧化锌 压敏陶瓷 晶界势垒 非线性系数 电容-电压特性法 silicon dioxide zinc oxide varistor ceramics Schottky barrier nonlinear coefficient capacitance-voltage characteristic method
1 新疆大学 电气工程学院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 西电避雷器有限责任公司, 陕西 西安 710200
采用MnO2部分替代ZnO的方法固相烧结制备了SnO2-ZnO-Ta2O5基压敏陶瓷。研究了Zn, Mn共同掺杂对SnO2微观结构和电学性能的影响, 发现少量Mn的替代掺杂可以改善SnO2压敏陶瓷的非线性并显著提高其电压梯度。当MnO2的摩尔分数为0.25%时, 样品的非线性达到了21.37, 电压梯度为422 V/mm, 泄漏电流为72.12 μA/cm2。造成这种变化的主要原因是Mn补充了SnO2晶格中ZnO原有的不溶部分, 通过固溶反应产生了受主缺陷离子Mn″Sn, 增大了受主浓度, 促进了势垒的形成。同时, Mn在SnO2晶格中的溶解度较低, 容易在晶界层析出, 阻碍晶粒生长, 增加了电压梯度。
SnO2压敏陶瓷 泄漏电流 电压梯度 微观结构 肖特基势垒 SnO2 varistor ceramics leakage current voltage gradient microstructure Schottky barrier
1 国网电力科学研究院, 江苏 南京 211106
2 国网电力科学研究院 武汉南瑞有限责任公司, 湖北 武汉 430074
3 西安电子科技大学 先进材料与纳米科技学院, 陕西 西安 710071
采用传统固相法制备稀土氧化物La2O3掺杂的ZnO压敏陶瓷。采用X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和压敏电阻直流参数仪对样品的物相、显微组织及电性能进行分析。结果表明, 随着La2O3掺杂量的增加, ZnO压敏陶瓷电位梯度单调递增, 非线性系数先增加后减小, 而漏电流呈现先减小后增大的变化趋势。综合衡量ZnO压敏电阻的各项性能指标发现, 在1 000 ℃烧结温度下, La2O3的质量分数为0.25%时, ZnO压敏电阻的综合性能最好, 其电位梯度为532.2 V/mm, 非线性系数为41.6, 漏电流为3.3 μA。
ZnO压敏陶瓷 稀土氧化物La2O3 电位梯度 电性能 ZnO varistor ceramics rare earth oxide La2O3 potential gradient electric property
