压敏电阻制备与性能的综合实验报告

功能材料-压敏电阻的制备和性能综合实验一、实验目的1.了解ZnO压敏电阻的制造原理和方法2.通过ZnO压敏电阻的制备和性能测试掌握压敏电阻的测试方法ZnO压敏电阻螺栓-安全特性的非线性效应研究二、实验原理ZnO压敏电阻可以通过在烧结中添加低ZnO的Bi2O3、Sb2O3、Co2O3和Cr2O3等添加剂来制造，并广泛应用于各种电子领域。该压敏电阻的伏安特性表现出了优异的非线性，具有强浪涌电阻和压力感应电压在大范围内可调的优良特性。ZnO压敏电阻相当于正常电压条件下的小电容器，如果电路发生过电压，内部电阻会急剧降低，迅速传导，工作电流增加几个阶段，有效地保护电路中的其他组件不受过电压的影响。伏安特性是使用陶瓷工艺制造的小电容器。微结构包括氧化锌晶粒和晶粒周围的晶粒层。氧化锌粒子的电阻率很低，但晶界的电阻率很高，在互相接触的两个晶界之间形成了相当于发电机的屏障。这是一个压敏电阻单元，每个击穿电压约为3.5伏，如果将这许多装置与串联并行，则成为压敏电阻的基板。ZnO压敏电阻的典型V-I特性曲线：非线性系数被定义为I-V曲线在氧化锌压敏电阻最重要参数非线性区域斜率中的倒数。=(d lnI)/(d lnV)alpha值越高，设备越好，但随着电流的增加，alpha逐渐变化，逐渐变化。值在预击穿区提高，在击穿区获得最大值，在逆转区，由于电流的值发生变化，因此减小。的值取决于两个因素：电流值和电压。=logI2I1logV2V1其中，V1和V2是电流为I1和I2时的相应电压值，氧化锌压敏电阻比其他压敏电阻具有更好的值。本实验采用商用ZnO粉末、低温烧结法。低温烧结法主要介绍了添加容易烧结的粉末的方法。添加剂的作用机制：第一，引入添加剂，晶格空位变大，扩散变得容易。第二，引入添加剂可以在低温度下产生液体，液体晶体可以粘性流动，从而促进烧结。三、实验阶段氧化锌压电陶瓷摩尔比公式的确定表1压敏电阻陶瓷摩尔比公式成分ZnOBi2O3Cr2O3Co2O3Sb2O3MnO2B2O3KNO3总计：内容/mol%96.40.50.50.50.50.510.11002.根据每个组的摩尔比配方确定每个原材料质量百分比配方和配料用量表2各原料的质量比例和使用情况成分ZnOBi2O3Cr2O3Co2O3Sb2O3MnO2H3BO3KNO3总计：内容/wt%91.622.7150.8860.9661.6980.5071.4430.165100材料/g27.4860.8150.2660.2900.5090.1520.4330.0495303.执行材料混成。5%PVA 4 6滴，将30分钟的计量材料放入碗中搅拌。4.开发成型干压机直径10mm，厚度1-2mm左右的薄片。5.烧结在1040 的最大烧结温度下烧结和绝热1小时。6.被银子打中了燃烧的产品两面用银涂层后，放入电炉，550 加热3-5min。为了减少接触电阻而制作的样品必须用银涂层，首先打磨样品表面，将银浆涂在样品表面，圆形边缘部分不应该有银浆，否则上下电极容易短路。确定样例的I-V曲线使用压敏电阻分析器测量样品的电流和电压值，调整电压值，从装置中读取相应的电流值并进行记录。四种实验数据处理及结果讨论1.测量数据摘要分析和处理调整压敏电阻测量仪以读取电压对电流的对应值，测量的数据汇总在下表中。表3压敏电阻分析器测量的数据和计算的非线性系数范例1电压V/V5.5715.4225.3234.1449.7659.2364.73电流I/mA0.140.160.170.190.230.280.31非线性系数-0.130.120.370.511.131.15样本2电压V/V6.1021.1327.8942.5848.3252.4955.12电流I/mA0.180.200.240.350.410.470.55非线性系数-0.080.660.901.251.653.22范例3电压V/V7.1611.9018.3124.7233.7240.6044.43电流I/mA0.150.190.210.240.290.350.40非线性系数-0.460.0540.0720.611.011.48样本4电压V/V6.0815.0720.9425.6130.2135.1240.01电流I/mA0.140.170.200.230.260.310.36非线性系数-0.210.490.690.741.171.15绘制压敏电阻的I-V特性曲线2.实验误差分析实验误差从每个样品的I-V特性曲线中可以看出，每个样品的组成部分及其含量相同，特性曲线的整体趋势相同，但是每个样品的非线性系数因电流而异，略有不同。在配方材料的研磨和混合过程中，部分原材料的损失是不可避免的，即使进行混合，每个组也不会均匀混合，因此每个样品的组成部分会稍有不同，每个样品的I-V特性曲线可能会不同。由于样品在烧结过程中使用的硅碳棒电阻，温度场分布不均匀，每个样品的位置不同，会在同一时间形成不同的温度环境，影响烧结程度，影响其性能。在样品测试过程中，I-V曲线分析器的灵敏度和准确度同样影响样品确定，从而产生实验误差。实验讨论和经验本实验测量了ZnO压敏电阻的I-V特性曲线，实验中由于成分、研磨、烧结、银、测试中多种因素的影响，实验结果存在差异。通过该实验，了解了ZnO压敏电阻的实验原理，掌握了其制造方法和测