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ZnO基压敏电阻是一种可在所有电子电路中广泛应用的防止浪涌电压损害的保护器件。在ZnO基压敏电阻的三大体系中,ZnPrO基压敏陶瓷具有非线性系数高、能量吸收能力强和稳定性优异等特点,近几年受到了广泛的重视。与所有 ZnO基压敏电阻陶瓷类似,掺杂研究是其功能化的基础。本课题组及已有研究表明,Mn掺杂ZnPrO压敏陶瓷具有优良的电性能,但关于其老化特性的研究还是空白。本文采用传统氧化物陶瓷制备工艺,以 ZnO为主要原料,分别制备了MnCO3或 MnO2掺杂的ZnPrO基压敏陶瓷。在揭示两类样品烧结机理、显微结构、和宏观、微观电学性能差异性的基础,采用标准直流老化方法,研究两种Mn掺杂对ZnPrO基压敏陶瓷老化特性的影响及作用机理的差异,旨在为开发高抗老化ZnPrO基压敏电阻陶瓷奠定理论及实践基础。 通过XRD、SEM、EDS的综合分析,确定出Mn大多与Pr的氧化物化合产生一种新的化合物 Pr0.95Mn0.939O3;除了Pr0.95Mn0.939O3之外还确定了另外一种第二相物质, Cr2O3和Pr的氧化物合成的PrCrO3与Pr0.95Mn0.939O3形成的固溶体共同组成第二相的颗粒相。PrMnO3和 PrCrO3具有相同的晶体结构,都属于钙钛矿型晶体结构;XRD定量分析显示,Pr0.95Mn0.939O3和PrCrO3在MnCO3掺杂样品中的含量多于MnO2掺杂样品。并且通过 DSC和烧结过程中物相分析发现在600℃之前,MnCO3混合粉体反应相对剧烈,之后的反应 MnO2掺杂的混合粉体反应更加明显,Pr0.95Mn0.939O3和 PrCrO3的合成温度基本一致,大概在800℃附近。 在烧结温度为1300℃下烧成的样品,MnCO3掺杂和 MnO2掺杂样品均表现出优异的电学特性, MnCO3掺杂样品非线性系数、压敏电压和漏电流分别达到32.9、823.5v/mm和3μA/cm2, MnO2掺杂样品非线性系数、压敏电压和漏电流分别达到23.6、1116v/mm和7μA/cm2;但MnCO3掺杂的抗老化特性要远优于MnO2掺杂样品, MnCO3掺杂样品老化测试之后压敏电压和非线性系数的降幅分别为-1.98%和-4.32%, MnO2掺杂样品压敏电压和非线性系数的降幅分别为-13.09%和-53.39%。在更高温度烧结,两种掺杂的样品性能都有不同程度的下降。MnCO3掺杂样品的优异抗老化性能与MnCO3掺杂样品中颗粒相和 Pr的氧化物含量较多有关,且测得的耗尽层宽度比 MnO2掺杂样品窄。说明MnCO3掺杂样品的晶界结构更加稳定,离子不易向晶界两边扩散。