压敏电阻制备与性能的综合实验报告

功能材料压敏电阻的制备及性能综合实验一、实验目的1.了解氧化锌压敏电阻的制备原理和方法2.通过氧化锌压敏电阻的制备和性能测试，掌握压敏电阻的测试方法3.氧化锌压敏电阻伏安特性的非线性效应研究二、实验原理氧化锌压敏电阻可以用少量添加剂如Bi2O3、Sb2O3、Co2O3和Cr2O3烧结而成，可广泛应用于各种电子领域。该变阻器的伏安特性表现出优异的非线性，具有抗浪涌能力强、变阻器电压可在宽范围内调节等优异特性。在正常电压条件下，氧化锌压敏电阻相当于一个小电容。当电路中出现过压时，其内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效保护电路中的其他元件免受过压和损坏。它的伏安特性是对称的。这个部件是用陶瓷技术制成的。微观结构包括氧化锌颗粒和颗粒周围的颗粒边界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率很高。在接触的两个晶粒之间形成相当于齐纳二极管的势垒。这是一个变阻器单元，每个单元的击穿电压约为3.5V。如果许多这样的单元串联和并联，就形成了变阻器矩阵。氧化锌压敏电阻的典型伏安特性曲线；非线性系数是氧化锌压敏电阻最重要的参数，即非线性区域中电流-电压曲线斜率的倒数，定义为：=(d lnI)/(d lnV)值越高，器件越好。然而，随着电流增加，逐渐改变，逐渐改变，值在击穿前区域增加，在击穿区域达到最大值，并且在反转区域减小，因为它随着电流的值而改变；的值取决于两个因素，即电流值和电压值。=log2i 1 log v2 v1其中，当电流为I1和I2时，V1和V2是相应的电压值。氧化锌压敏电阻优于其他压敏电阻，因为它具有更好的值。在本实验中，使用商用氧化锌粉末并在低温下烧结。低温烧结法主要介绍易烧结粉末的添加和使用。添加剂的作用机理：首先，添加剂的引入增加了晶格空位，易于扩散。第二，添加剂的引入使得液相能够在较低的温度下产生。液相出现后，晶体会产生粘性流动，从而促进烧结。三。实验步骤1.氧化锌压电陶瓷摩尔比公式的确定表1压敏陶瓷的摩尔比公式成分氧化锌Bi2O3Cr2O3Co2O3Sb2O3二氧化锰B2O3硝酸钾总计：含量/摩尔%96.40.50.50.50.50.510.11002.根据各组分的摩尔比公式，确定各原料的质量百分比公式和配料的用量表2各种原料的质量百分比和用量成分氧化锌Bi2O3Cr2O3Co2O3Sb2O3二氧化锰H3BO3硝酸钾总计：含量/重量%91.622.7150.8860.9661.6980.5071.4430.165100配料/克27.4860.8150.2660.2900.5090.1520.4330.0495303.混合原料。采用人工研磨，将称量好的原料放入砂浆中混合研磨，滴加4-6滴5%的聚乙烯醇，研磨30分钟。4.开发和成型干压几片直径10毫米、厚度约1-2毫米的薄片5.烧结生坯在最高烧结温度1040下烧结。并保温1小时。6.银将烧成的产品两面镀银，放入电炉中，在550下保持3-5分钟。为了降低接触电阻，制备的样品需要镀银。首先，抛光样品表面，并将银浆涂抹在样品表面。晶片边缘不允许有银浆，否则上下电极容易短路。7.确定样品的伏安曲线压敏电阻测试仪用于测量样品的电流和电压值。通过调整电压值，相应的电流值在仪器上读出并记录。4.实验数据处理及结果讨论1.测量数据的汇总、分析和处理调整相应的电压和电流值0.31非线性系数0.130.120.370.511.131.15样本2电压伏/伏6.1021.1327.8942.5848.3252.4955.12电流输入/输出0.180.200.240.350.410.470.55非线性系数0.080.660.901.251.653.22样本3电压伏/伏7.1611.9018.3124.7233.7240.6044.43电流输入/输出0.150.190.210.240.290.350.40非线性系数0.460.0540.0720.611.011.48样本4电压伏/伏6.0815.0720.9425.6130.2135.1240.01电流输入/输出0.140.170.200.230.260.310.36非线性系数0.210.490.690.741.171.15绘制变阻器的伏安特性曲线2.实验误差分析实验误差来自多方面。根据各样品的伏安特性曲线，虽然各样品的成分和含量相同，其特性曲线的总体趋势也相同，但各样品的非线性系数不同，在不同电流下略有不同。在配合料的研磨和混合过程中，不可避免地会损失一些原材料。混合过程不能使组分混合到均匀的程度，导致每个样品的组分略有不同，从而导致每个样品的伏安特性曲线不同。在样品烧结过程中，碳化硅棒电阻炉的温度场分布不均匀，每个样品的不同位置可能同时导致不同的温度环境，从而影响烧结程度和性能测试。在测试样品的过程中，仪器的灵敏度和精密度也会影响样品的测定，造成实验误差。3.实验讨论和经验本实验测量了氧化锌压敏电阻的伏安特性曲线。由于配料、研磨、烧结、镀银和测试等实验过程中各种因素的影响，实验结果有所不同。通过本实验，我了解了氧化锌压敏电阻的实验原理，掌握了它们的制备方法和测试方法，并对