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压敏陶瓷是一类对电压变化敏感的非线性电阻陶瓷,其中,SnO2压敏电阻是通过烧结SnO2粉和少量添加剂而获得陶瓷半导体。由于良好的结构均匀性、晶界有效性、热稳定性和老化特性使得SnO2压敏电阻成为一种有潜力的压敏陶瓷材料。本论文通过研究ZnO、CuO两种烧结助剂以及TiO2、ZrO2两种四价修饰改性剂对SnO2压敏电阻材料的掺杂效应发现:(1)在SnO2–Ta2O5–ZnO压敏变阻材料中,适量的ZnO掺杂可以提高材料的烧结性能。在温度一定条件下,SnO2–Ta2O5–ZnO压敏变阻材料的非线性系数随ZnO掺杂量增加呈先增大后减小趋势,压敏电压先增大后减小,漏电流先减小后增大。在ZnO含量一定时,压敏电阻非线性系数和压敏电压随温度从1300℃升至1500℃呈先增大后减小趋势。在试验范围内,1450℃下烧结制得的0.5mol%ZnO掺杂的SnO2–Ta2O5–ZnO压敏电阻材料具有最好的烧结性,最高的非线性系数6.2,最小的漏电流262μA/cm2,以及较高的压敏电压83V/mm。(2)在SnO2–Ta2O5–ZnO–TiO2压敏变阻材料中,烧结过程时TiO2可以促进晶粒生长。在TiO2掺杂含量不超过4.0mol%时,TiO2掺杂可提高样品压敏电压和非线性系数,降低漏电流;TiO2掺杂含量在4.06.0mol%时TiO2含量增加,样品的非线性系数和压敏电压有所下降。本实验条件下,4.0mol%TiO2掺杂获得最大的非线性系数21,最大的压敏电压1000V/mm,较小的漏电流80μA/cm2。(3)在SnO2–Ta2O5–TiO2–CuO压敏变阻材料中,适量的CuO掺杂可以提高材料的烧结性能。温度一定时,SnO2–Ta2O5–TiO2–CuO压敏变阻材料的非线性系数随CuO掺杂量从0mol%增加至6.0mol%呈先增大后减小趋势,压敏电压先增大后减小,漏电流先减小后增大。在试验范围内,3.0mol%CuO掺杂时材料具有最高的非线性系数14,最小的漏电流600μA/cm2,压敏电压为170V/mm。(4)在SnO2–Ta2O5–ZnO–ZrO2压敏变阻材料中,ZrO2在烧结过程中具有抑制晶粒长大的作用。当ZrO2掺杂不超过1.0mol%时,ZrO2掺杂可提高样品非线性系数,降低漏电流;继续增加至2.0mol%时,样品的非线性系数下降,漏电流上升。随着ZrO2掺杂量的增加,材料的压敏电压呈现单调递增的变化趋势。本实验条件下,1.0mol%ZrO2掺杂获得最大的非线性系数16,最小的漏电流110μA/cm2;2.0mol%掺杂时得到最大的压敏电压720V/mm。