SrTiO3压敏-电容双功能陶瓷元件.pdfVIP

维普资讯 34 FOSHAN CERAMICS Vo1 ． 14No．1(SerialNo．84) SrTiO3压敏一电容双功能陶瓷元件 李 红 耘 熊 西 周 (广州新 日电子有限公司 广州 510330) 摘 要 由SrCO。与TiO经高温合成的SrTi0。为主要原料，添加Nb2o，La20。等金属氧化物 或稀土氧化物，在由液氨分解制得N2+H的混合气氛中烧结，再经低温下氧化处理，低成本 商品化生产的SrTiO。压敏一电容双功能陶瓷元件，主要电性能指标达到国际先进水平。该 元件应用范围十分广泛，特别是作为微电机灭弧消噪的EMI对策元件受到世界的瞩目。 关嚏词 钛酸锶，压敏一电容双功能，陶瓷元件 l 引 言 2．1材料组成 主材料 ：SrTi03是由SrCO3和 Ti02在高温反应合成 压敏电阻器是对电压敏感的一种非线性电阻器。ZnO 的。SrC03和TiOz的配比是合成技术的关键，也直接影响 压敏电阻具有非常大的非线性系数和耐浪涌能力而被广 SrTi03功能陶瓷的半导化，通常Sr／Ti比在 1．02～0．98范 泛用于各种电子电路及设备器件的过电压保护和瞬态浪 围内可调：当TiOz过量时 (Sr／Ti1．O0)有利于陶瓷的液相 涌吸收。但由于ZnO压敏电阻器的介电常数小，对于高频 烧结，可降低烧结温度，促进半导化；但当Sr／Ti0．98时， 噪声及陡峭脉冲浪涌电压的反应速度慢，而且难以制造 即Ti0z过量较多时，游离Ti0进入液相会提高液相的粘 几伏的压敏电阻，因此在低电压领域特别是高频范围的 度，则阻碍烧结和晶粒生长；同样，Sr0过量不多时对于陶 应用受到极大的限制。 瓷的烧结和晶粒生长有利，而当Sr0过量较多时也会导致 SrTiOs压敏电阻具有大的介电常数 (r=225-250)和 半导化不良而影响功能陶瓷的电性能。 良好的非线性特性，低的压敏电压和较宽的电压范围，兼 半导化添加剂：为使晶粒半导化，通常添加 №2o、 有电容一压敏双重功能。在无异常过电压时，它起电容器 Ta20s、W03等高价离子至少一种，同时添加La 、Y 、sm20。 的作用，可滤除高频干扰，当有瞬态过电压出现时，它作 等稀土金属氧化物至少一种，其中高价离子如№针取代 为压敏电阻而吸收过电压；特别是它的电压温度系数比 Ti+，低价离子如La。取代 sr+，都可促使Ti变价为Ti。 ZnO压敏电阻小，而且可以达到正值，它的电容量温度稳 (Ti++e)，从而产生导电载流子，降低电阻率。以上施主添 定性又比普通陶瓷电容器好，因此在低 电压领域，尤其在 加剂的含量一般在0．01-5．Omo1％范围内。 微电机灭弧消噪方面的的应用前景十分广阔。 改性添加剂：为了改善陶瓷元件的非线性、介电系数、 从8O年代起，由日本松下、太阳诱电、TDK及村 田公 以及温度稳定性等，往往添加 sb 、BaC03、CaC03、MnCO3、 司相继研制成功并推向市场。同期国内795厂接受机电 cr 、Cu0等。添加Mn和cu离子对改善非线性的作用非 部的研制计划并于86年取得阶段性成果 [1；多年来部分 常明显，这是因为这些离子的掺入会增加受主态密度，控 大专院校及研究单位也投入了许多人力物力研究，但 由 制晶界的缺陷结构，提高晶界势垒高度和晶界绝缘性．改 于种种原因未能商品化，直到95年，一种主要用于微 电 性添加剂的含量在 0．01-3．OOmo1％内[5-7]o 机的SrTi03环形压敏电阻在广州生产定型，至此进入商 矿化剂：为了降低烧结温度，提高陶瓷体的致密度， 品化生产阶段 ]。近年来，经技术人员的不断努力，该产 添加S