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《昆明理工大学》 2004年
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二氧化钛基压敏陶瓷制备及性能研究

张小文  
【摘要】:TiO2压敏陶瓷是一种新型的半导体双功能元件,具有压敏电压低、 非线性系数大,介电常数高等许多突出的优点,广泛用于低压领域中作 为过电压保护和浪涌吸收元件。本文从TiO2压敏陶瓷的发展历史、研究 现状出发、综述了目前的市场前景和发展趋势,对TiO2压敏-电容双功 能低压压敏陶瓷的性能及工艺研究进行了初步的探索,进一步研究了表 面层对TiO2压敏陶瓷电学性能的影响,得到了较好的实验结果。 (1) (Nb,Sr)掺杂的TiO2压敏陶瓷其压敏电压V1mA为7~22 V/mm, 非线性系数α为3~4,漏电流IL约为0. 4mA,相对介电常数εr104,介 电损耗tanδ约为0. 5。 (2) 用溶胶-凝胶法和电子陶瓷工艺相结合制备的(Nb,Sr)掺杂的 TiO2压敏电阻,V1mA=8. 4V/mm,α=3. 4,IL=0. 3 8mA,εr104,tanδ=0. 78, 并且具有较高的致密度。 (3) 稀土La掺杂的TiO2压敏电阻可使材料的综合性能得到很好的改 善,其典型的性能指标为:V1 mA=8. 5V/mm,α=5. 5,IL=0. 20mA,εr=8. 30×104, tanδ=0. 53。 (4) 在大气气氛下一次直接烧结法制备的TiO2压敏陶瓷,其压敏电 压易受表面氧化层的影响,表面氧化层主要存在于样品表面30μm以内。 随样品厚度的减少,V 1mA从27~38V/mm降至8~15V/mm,但非线性系 数、漏电流与介电常数受表面层的影响甚微,进一步表明了TiO2压敏陶 瓷的非欧姆特性是一种体效应。 (5) 用一次直接烧结法制备TiO2压敏电阻,以1280℃烧结2小时的 性能较佳,晶粒生长较充分,晶粒分布较均匀,平均粒径在4. 5μm左右, 晶界层较薄且均匀地包裹在晶粒周围。能谱分析表明:受主杂质主要偏 析于晶界,这有利于形成具有良好压敏电阻特性的晶界势垒。在大气气 氛下烧结TiO2压敏电阻,晶粒半导化较充分,无需特殊的还原气氛,在 104Hz频率下测得晶粒电阻率约为20Ω·m。 (6) 对压敏电阻元件的压敏电压随晶粒电阻率和晶界电阻率的变化, 以及压敏电压和介电常数随晶粒尺寸的变化规律进行了简单模拟分析, 与实验结果基本一致。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ174

【引证文献】
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2 陈海芳;甘国友;严继康;张小文;;烧结温度对TiO_2压敏陶瓷性能的影响[J];材料导报;2006年02期
3 陈家才;甘国友;严继康;张小文;孙加林;;锶受主掺杂对TiO_2压敏陶瓷电性能的影响[J];电子元件与材料;2007年05期
4 刘财坤;邓宏;李金丽;陈金菊;韦敏;;sol-gel法制备ZnO薄膜压敏电阻[J];电子元件与材料;2007年06期
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1 陈海芳;二氧化钛系半导体双功能材料的研究[D];昆明理工大学;2006年
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【参考文献】
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【共引文献】
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8 高桂波;钱春香;朱晨峰;王辉;丁士卫;;粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响[A];第五届混凝土结构耐久性科技论坛论文集[C];2006年
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9 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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7 胡志强;张晨宁;刘丽红;;色素增感太阳电池多孔TiO_2薄膜研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
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6 中塑;亚洲塑料用二氧化钛需求增长最快[N];国际商报;2003年
7 张海波;日本市场二氧化钛供不应求[N];中国化工报;2000年
8 李菊香;杜邦宣布提高二氧化钛价格[N];中国石化报;2004年
9 文言;国内最大短流程直接还原二氧化钛项目将投产[N];中国有色金属报;2009年
10 小齐;攀枝花:二氧化钛生产线荣获3项国家专利[N];中国有色金属报;2010年
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