Pr-%2c6-O-%2c11-对ZnO压敏材料电性能及其微观结构的影响.pdf

y tj-2Jc[； Pr。0．．对ZnO压敏材料电性能 及其微观结构的影响 摘要 本文系统研究了稀土氧化物Pr。0。，对ZnO压敏材料主要电性能及显 微结构的影响规律。共对其作用机理进行了探讨分析。 通过调节Sb203含量，对传统商用ZnO压敏材料配方进行了优化， 获得了电位梯度较高的配方组成，并在此基础上弓I入稀±氧化物Pr50m 研究了稀土氧化物Pr。0，，的掺杂浓度对ZnO压敏材料主要电性能及微观 结构的影响规律，同时也探讨了烧成温度等工艺参数对掺杂Pr。0。。的压 敏材料性能的影响。并借助仪器扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、 x射线衍射仪(XRD)等分析手段对实验系统所得样品进行显微组织结 构分析。 研究结果表明：掺杂较少的稀土氧化物Pr。0，．(0．1wt％)在基本不 影响电位梯度的前提下能够显著提高ZnO压敏电阻材料的非线性系数， 减小漏电流。当Pr60．。含量为7wt％时，在保持较高非线性系数，较小 漏电流的同时，电位梯度与不含Pr。0．。的ZnO压敏电阻材料相比，从 最佳值为O．1．0．5％及7％，使ZnO压敏材料具有优良的综合性能，视不 同场合对产品性能的要求可以选用不同的添加范围。 添加稀土氧化物Pr。0．。使ZnO压敏材料晶粒尺寸减小，分布均匀． 原因在于含稀土元素Pr。0．，的引入改变了尖晶石相的生成途径，使更多 的尖晶石是在高温时由焦绿石相分解生成，而不是在低温时ZnO和 Sb：O，直接生成，正是由于这种二次失晶石对整个坯体显微结构的均化 作用比～次尖晶石作用明显所致j当掺杂量较多时，一方面，改变了尖 晶石相的生成途径，使更多的尖晶石是通过在高温时由焦绿石相分解生 成，另～方面，也由于形成了含Pr元素的类尖品石、类焦绿右楣及Pr 的一系列低价氧化物钉扎在晶界，形成晶界电阻层，与尖晶石相协同作 用，共同阻碍晶界运动，减小ZnO晶粒尺寸，伎ZnO晶粒分布均匀、 致密。 另外Pr。0，，能够通过改变娆结过程中ZnO晶粒的自由电子浓度，来 1 改变填隙锌离子浓度[Zni]，从而控制ZnO晶粒生长速度，提高电位梯 度。添加稀土氧化物Pr。0，。通过增大势垒高度和ZnO晶粒电阻率来减小 泄漏电流。 关键词：ZnO压敏材料，稀土Pr。0¨，电性能，微观结构，作用机理 Effectsof ontheElectrical and Pr60n Properties of MicrostructureZinc0xideVaristor ABSTRACT additive Theinfluencesandmechanismsoftherare-earthoxide 1 Pr601 were varistors and ofZnO ontheelectrical microstructure performance inthis exploredpaper．