第23卷 第6期Vol .23 No .6

材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering

总第98期Dec.2005

文章编号:167322812(20050620915204

收稿日期:2004212221;修订日期:2005203204基金项目:航空基金资助项目(02G 53044

作者简介:赵鸣(1973-,男,辽宁绥中人,博士研究生,讲师,从事功能陶瓷材料制备及功能特性方面研究.

Z nO 低压压敏电阻陶瓷材料研究进展 赵 鸣 1,2

,王卫民1,张昌松1,张慧君1,刘向春1,田长生 1

(1.西北工业大学材料科学与工程学院,陕西西安 710072;2.内蒙古科技大学材料科学与工程学院,内蒙古包头 014010

【摘 要】 本文详细介绍了不同体系的ZnO 低压压敏电阻材料特点及各自的局限性,并且对ZnO 压敏电阻向低压

化发展趋势下出现的材料低温烧结技术进行了评述。最后在总结以往研究的基础上提出了若干ZnO 低压压敏电阻材料组份设计上的原则,可为压敏电阻及其它电子陶瓷材料的研究提供一定的指导意义。

【关键词】 低压ZnO 压敏电阻;低温烧结;配方设计中图分类号:T M286 文献标识码:A

Present Development of Low 2V oltage Z nO V aristor Ceramics ZHAO Ming 1,2 ,WANG Wei 2min 1 ,ZHANG Chang 2song 1 ,

ZHANG H ui 2jun 1,LIU Xiang 2chun 1,TIAN Chang 2sheng 1

(1.The Material Science and E ngineering college of N orthw est Polytechnique U niversity ,Xi ’an 710072;

2.The Material Science and E ngineering college of I nner Mongolia Science and T echnology U niversity ,B aotou 014010,China

【Abstract 】 This paper presents a technical review of material characteristics of different systems of ZnO low 2v oltage varistor ceramic ,

as well as a reexamination of low temperature sintering technologies used in the fabrication of low v oltage ZnO varistor ceramic.Then in the light of peer researches in this realm ,several guidelines ,which can be used in the design of low 2v oltage ZnO varistor ,are given out at the end of this article.

【K ey w ords 】 low v oltage ZnO varistor ;dopants ;low temperature sintering 1 引 言

随着电子电路领域集成度的提高,各种电子元器件的

驱动电压及耐压值逐渐下降,与此同时,由于静电、电磁脉冲(如人体静电放电2ES D 等原因导致的单一器件误操作或损坏造成的整个集成电路出现误操作或损坏的机率也大大增加[1]。因此在现代集成电路应用中,需要用大量的低压压敏电阻吸收在电路内部或外部的浪涌电压或电流,对集成电路进行保护,因此低压压敏电阻有着广阔的市场应用前景。多层ZnO 低压压敏电阻具有体积小,通流容量大,响应速度快,限压特性好和温度特性优良,适合表面安装等特点,完全适应了这方面的需求[225]。低压ZnO 压敏电阻材料的研究以高压ZnO 压敏电阻材料的研究和发展为基础,是继ZnO 材料被用于制备高压压敏电阻之后的又一重要发展方向[6,7]。多层ZnO 低压压敏电阻采用与独石型多层电容器相类似的结构,由陶瓷材料的内电极材料共烧而成。生产中为降低生产成本,要求陶瓷材料应具有相对较低的烧

结温度,这样有利于采用成本更低的、贵金属(如Pt 、Pb 等

含量少的内电极材料[8210]。因此在低压化发展趋势下,ZnO 压敏电阻材料除了应具有高的非线性、均匀的显微结构,同时还应具有尽可能低的烧结温度。

2 低压Z nO 压敏陶瓷的材料体系

目前发展比较成熟的ZnO 压敏电阻材料主要有以下三个体系:(1Zn 2Bi 系;(2Zn 2V 系;(3Zn 2Pr 系。Zn 2Bi 系ZnO 压敏电阻材料是目前研究最透彻、应用最广泛的压敏电阻材料。主要缺点是烧结温度较高,同时主要成份Bi 2O 3具有

很高的活性(熔点约825℃

,烧结过程中易挥发导致材料的成份波动,同时也容易和内电极材料中的Pd 或Ag 反应而降低材料性能,因此其在低压压敏电阻方面的应用受到一定的限制。与Zn 2Bi 系材料相比,Zn 2Pr 系材料具有更好的压敏特性,非线性系数最高可达成65[11,12],现已被用于制造几百千伏变电站的电涌放电器[13]。缺点是材料的烧结温度高(大于1250℃,而且成本昂贵。相同纯度的原料2氧化镨