铋硼玻璃掺杂对ZnO-Bi2O3-TiO2系压敏电阻性能影响

doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00811

无机材料学报 ›› 2010, Vol. 25 ›› Issue (8): 811-814.DOI: 10.3724/SP.J.1077.2010.00811 CSTR: 32189.14.SP.J.1077.2010.00811

铋硼玻璃掺杂对ZnO-Bi₂O₃-TiO₂系压敏电阻性能影响

万帅, 吕文中

(华中科技大学电子科学与技术系, 武汉 430074)

收稿日期:2009-12-10 修回日期:2010-02-05 出版日期:2010-08-20 网络出版日期:2010-07-19
基金资助:
新世纪优秀人才支持项目(NCET-07-0329)

Influences of Bi₂O₃-B₂O₃ Glass Doping on Properties of ZnO-Bi₂O₃-TiO₂-based Varistors

WAN Shuai, LV Wen-Zhong

(Department of Electronic Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

Received:2009-12-10 Revised:2010-02-05 Published:2010-08-20 Online:2010-07-19

摘要/Abstract

摘要：

研究了铋硼玻璃掺杂对ZnO-Bi₂O₃-TiO₂系压敏电阻微观结构和非线性特性的影响. 由SEM结果可知: 在900℃烧结时, 低熔点铋硼玻璃通过液相烧结机制能够促进氧化锌晶粒生长和提高晶粒分布的均匀性; 然而, 未熔融的锌硼玻璃通过颗粒阻滞机理阻碍了氧化锌压敏陶瓷晶粒的生长. 当铋硼玻璃掺杂量为2wt%时, 可以得到最佳非线性特性: 电位梯度E_1mA= 124.9V/mm, 非线性系数α=46.2, 漏电流密度J_L= 0.2μA/cm². 对铋硼玻璃掺杂压敏电阻来说, 其晶粒生长动力学指数和激活能Q要远小于锌硼玻璃掺杂压敏电阻, 仅为n≈2.15和146.2 kJ/mol. 以上分析表明: 与锌硼玻璃相比, 铋硼玻璃能够更有效的促进氧化锌晶粒生长, 改善ZnO-Bi₂O₃-TiO₂系压敏电阻的微观结构, 提高非线性特性.

关键词: 锌硼玻璃, 铋硼玻璃, 压敏电阻, 电性能, 晶粒生长动力学

Abstract:

The influences of Bi₂O₃-B₂O₃ glass additives on the microstructure and nonlinear electrical properties of ZnO-Bi₂O₃-TiO₂-based varistor were investigated. SEM images show that low melting Bi₂O₃-B₂O₃glass can help to increase ZnO grain size and refine microstructure with uniform grain size distribution at 900℃ through liquid phase sintering mechanism, whereas the grain size decreases with increasing ZnO-B₂O₃glass addition resulting from non-melting ZnO-B₂O₃glass pining the ZnO grain boundaries. The varistor ceramics with 2wt% Bi₂O₃-B₂O₃ glass addition own best nonlinear electrical properties with voltage gradient E_1mA=124.9V/mm, nonlinear coefficient α=46.2, leakage current density J_L=0.2μA/cm². For Bi₂O₃-B₂O₃ glass doped varistor, kinetic exponent nB and apparent activation energy QB are only 2.15 and 146.2kJ/mol which are much lower than that of ZnO-B₂O₃ glass doped varistor. The results reveal that Bi₂O₃-B₂O₃glass doping is more effective in improving the microstructure and electrical properties of ZnO-Bi₂O₃-TiO₂-based varistor than ZnO-B₂O₃ glass doping.

Key words: ZnO-B₂O₃ glass, Bi₂O₃-B₂O₃ glass, varistor, electrical properties, kinetic of grain growth

中图分类号:

TN304

万帅, 吕文中. 铋硼玻璃掺杂对ZnO-Bi₂O₃-TiO₂系压敏电阻性能影响[J]. 无机材料学报, 2010, 25(8): 811-814.

WAN Shuai, LV Wen-Zhong. Influences of Bi₂O₃-B₂O₃ Glass Doping on Properties of ZnO-Bi₂O₃-TiO₂-based Varistors[J]. Journal of Inorganic Materials, 2010, 25(8): 811-814.

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铋硼玻璃掺杂对ZnO-Bi₂O₃-TiO₂系压敏电阻性能影响

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