壓敏電阻及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種(Ge、Ge02、V205、Y203)共摻雜T12壓敏陶瓷的方法、(Ge、Ge02、V205、Y2O3)共摻雜打02壓敏電阻及其制備方法，屬于電器元件及其材料制造技術領域。
【背景技術】
[0002]T12壓敏電阻是八十年代國外率先研宄發展起來的。T12壓敏電阻具有低壓敏電壓和高介電系數雙優特性，耐浪涌能力也很強，工藝簡單，不需在高溫下還原燒成，省去熱處理，可以在大氣中一次燒成，使成本大大降低，是一種很有發展前途的復合功能電阻元件。
[0003]國內外做的比較成熟的壓敏陶瓷電阻主要是ZnO和SrT13這兩類，他們的制作工藝比較復雜，尤其是在SrT13的氣氛控制、ZnO復雜的燒結曲線等方面。不僅工藝復雜，成本比較高，而且其使用范圍有限。
[0004]目前，對T12壓敏電阻生產方法的研宄主要有稀土摻雜、受主摻雜和施主摻雜等方面。如有不少人提出用Sr做受主摻雜來改變其壓敏電壓和非線性系數，或通過La做施主摻雜等等。但是這些方法制作的樣品普遍都存在壓敏電壓較高，非線性系數較低的缺點，而且這些樣品在性能要求上沒有使較低的壓敏電壓和較高的非線性系數兩者統一。因此，需要有新的、性能好的1102壓敏陶瓷電阻，以使其特有的優越的電性能更好地為工業所利用。
[0005]專利申請號為“2005100107565”、名稱為納米改性制造T12壓敏陶瓷材料的方法及應用此方法制造的T12壓敏陶瓷電阻，將T12加上從一組摻雜元素Nb、S1、La、Mn、Y、Sr、Zn、納米T12中任選的氧化物粉組成的混合原料，經磨細、干燥、造粒、燒結后制備得到T12壓敏陶瓷材料，該壓敏陶瓷材料進行表面加工后，電極燒銀、封裝得到1102壓敏陶瓷電阻。但是該專利依然存在非線性系數較低的缺點。
【發明內容】
[0006]針對上述現有技術存在的問題即不足，本發明提供一種(Ge、GeO2、V2O5、Y2O3)共摻雜T12壓敏陶瓷的方法、(Ge、GeO2, V205、Y2O3)共摻雜T12壓敏電阻及其制備方法。本發明采用(Ge、Ge02、V205、Y203)共摻雜T12制備壓敏陶瓷和壓敏電阻，簡化壓敏陶瓷電阻的制作工藝，提高打02系壓敏陶瓷電阻的性能，本發明通過以下技術方案。
[0007]—種(Ge、GeO2, V2O5, Y2O3)共摻雜 T12壓敏陶瓷，該(Ge、GeO 2、V2O5, Y2O3)共摻雜T12壓敏陶瓷包括以下質量百分比組分:Ge0.3%、GeO20.9%, V2O5和Y2O3各占0.5%，剩余為 Ti02。
[0008]一種(Ge、GeO2, V2O5, Y2O3)共摻雜T12壓敏陶瓷的方法，其具體步驟如下:
步驟1、首先將Ge、GeO2、V2O5、Y2O3加入到T1 2中得到混合物料，該混合物料中Ge占混合物料摩爾百分比0.3%，GeO2A混合物料摩爾百分比0.9%，V 205和Y2O3各占混合物料摩爾百分比0.5% ;摻雜Ge可同時起助燒劑作用，降低燒結溫度；
步驟2、將步驟I制備得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，將球磨后的混合物料干燥、過篩后造粒、造粒后繼續過篩、再用150Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片；
步驟3、將步驟2得到的小圓片逐漸加熱到600°C后進行排膠30min，再在1050~1300°C加熱燒結并保溫3h，最后將燒結好的燒結體冷卻到室溫，最終制備得到(Ge、GeO2、V2O5、Y2O3)共摻雜T12壓敏陶瓷。
[0009]該壓敏陶瓷材料的壓敏電壓和漏電流隨著燒結溫度的升高而降低，非線性系數和介電常數隨著燒結溫度的升高而增大，介電損耗隨燒結溫度的升高呈降低的總趨勢。
[0010]當燒結溫度為1250°C時，1102壓敏陶瓷材料性能最優，其壓敏電壓V lmA為15.8V/_，非線性系數α為12.8，漏電流Il為10.6 μ Α，介電常數為5.5X10 4，介電損耗值tan δ為 0.2ο
[0011]—種(Ge、Ge02、V205、Y2O3)共摻雜T12壓敏電阻的制備方法，其具體步驟如下: 步驟1、首先將Ge、GeO2、V2O5、Y2O3加入到T1 2中得到混合物料，該混合物料中Ge占混合物料摩爾百分比0.3%，GeO2A混合物料摩爾百分比0.9%，V 205和Y2O3各占混合物料摩爾百分比0.5% ；
步驟2、將步驟I制備得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，將球磨后的混合物料干燥、過篩后造粒、造粒后繼續過篩、再用150Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片；
步驟3、將步驟2得到的小圓片逐漸加熱到600°C后進行排膠30min，再在1050~1300°C加熱燒結并保溫3h，最后將燒結好的燒結體冷卻到室溫，最終制備得到(Ge、GeO2、V2O5、Y2O3)共摻雜1102壓敏陶瓷；
步驟4、將壓敏陶瓷進行表面加工，然后被電極，在600°C下燒銀，經測試后封裝，得到(Ge、GeO2, V2O5, Y2O3)共摻雜 T12壓敏電阻。
[0012]上述步驟2中造粒是將過篩后的粉料加入適量的PVA水溶液，待形狀如魚鱗狀即為混合均勻，再過篩，然后預壓成塊，打碎，再次過40目標準篩。
[0013]上述步驟3中排膠過程為將PVA排出的過程。
[0014]一種(Ge、GeO2、V2O5、Y2O3)共摻雜Ti02壓敏電阻，所述該電阻壓敏電壓V ^為15.8?26.5V/mm，非線性系數α為6.9?12.8，漏電流込為10.6?14.5 μ Α，介電常數為(3?5.5) X 104，介電損耗值tan δ為0.2?0.5。
[0015]該電阻具有電容一壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結溫度的升高而降低，非線性系數和介電常數隨著燒結溫度的升高而增大，介電損耗隨燒結溫度的升高呈降低的總趨勢。
[0016]本發明的有益效果是:(I)本方法中制備壓敏陶瓷和壓敏電阻過程中，GeO2是半導體，若Ge4+替代Ti 4+，將有助于晶粒半導化和降低壓敏陶瓷的ElmA;Ge 4+和Ge 2+的離子半徑分別為53pm和73pm，Ti4+和O 2~的離子半徑分別是68pm和140pm，Ge4+較Ti 4+的離子半徑略小，但價態相同，Ge4+可能取代Ti 4+生成GeO2,也可能進入晶格間隙成為間隙離子，從而增加晶粒的半導化程度或導電性，降低Ε1ηιΑ。6002與66加熱至1000°C左右，可生成GeO。Ge 2+半徑較Ti4+大，存在空電子態的Ge 2+在晶界偏析，增加晶界態密度，從而提高晶界勢皇高度和非線性系數；Ge熔點937.4°C，GeO2熔點1115°C，金紅石型T1 2熔點1850°C、摻雜Ge可同時起助燒劑作用，降低燒結溫度；(2)本發明制備得到的壓敏電阻具有電容一壓敏雙功能特性，其壓敏電壓和漏電流隨著燒結溫度的升高而降低，非線性系數和介電常數隨著燒結溫度的升高而增大，介電損耗隨燒結溫度的升高呈降低的總趨勢，由于摻雜元素分布均勻，電阻穩定性好，電參數值有顯著改進的優點。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例1、2、3、4、5、6制備得到的壓敏電壓壓敏電壓V、非線性系數α隨燒結溫度T的變化關系圖；
圖2是本發明實施例1、2、3、4、5、6制備得到的壓敏電壓與介電常數ε、介電損耗tan δ隨燒結溫度T的變化關系圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0019]實施例1
該(Ge、GeO2、V205、Y2O3)共摻雜T12壓敏陶瓷包括以下質量百分比組分:Ge0.3%、GeO20.9 %、V2O5和 Y 203各占 0.5 %，剩余為 T1 2。
[0020]該(Ge、GeO2, V2O5, Y2O3)共摻雜T12壓敏陶瓷的方法，其具體步驟如下:
步驟1、首先將Ge、GeO2、V2O5、Y2O3加入到T1 2中得到混合物料，該混合物料中Ge占混合物料摩爾百分比0.3%，GeO2A混合物料摩爾百分比0.9%，V 205和Y2O3各占混合物料摩爾百分比0.5% ;摻雜Ge可同時起助燒劑作用，降低燒結溫度；
步驟2、將步驟I制備得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，將球磨后的混合物料干燥、過篩后(放在干燥箱里80°C烘干，然后過320目標準篩)造粒(將干燥后的粉料按質量比為粉料:PVA水溶液(質量濃度8%) =5:1加入PVA水溶液，形狀如魚鱗狀即表示混合均勻時，再過40目標準篩，用50Mpa壓力預壓成塊，然后打碎，再次過40目標準篩)，得到一定粒度而且均勻分布的粉料，再用150Mpa的壓力將粉料壓制成小圓片(Φ =13mm,d = 1.5mm)；
步驟3、將步驟2得到的小圓片逐漸加熱(在電阻爐中)到600°C后保溫30min，將加入的有機塑化劑排出，再在1050°C加熱燒結并保溫3h，最后將燒結好的燒結體冷卻到室溫，最終制