本發(fā)明涉及電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

壓敏電阻是其電阻隨所加的電壓變化而非線性變化的一種電阻原件，即當(dāng)施加電壓值超過(guò)某一閥值電壓時(shí)，其電阻迅速變化的電阻器，是一種自身電阻對(duì)外加電壓敏感，且可以反復(fù)使用而不會(huì)損壞的電子原件，也稱為“突波吸收器”，它主要用來(lái)保護(hù)電子產(chǎn)品或電子原件免受開關(guān)或雷擊頭發(fā)所產(chǎn)生的影響。壓敏電阻在不工作時(shí)，相對(duì)于被保護(hù)的電子元件而言，具有很高的阻抗(數(shù)兆歐姆)，而且不會(huì)改變?cè)O(shè)計(jì)電路特性，但當(dāng)瞬間突波電壓出現(xiàn)(超過(guò)壓敏電阻的崩潰電壓時(shí))，壓敏電阻的阻抗就會(huì)變低，只有幾個(gè)歐姆，造成電路短路，從而保護(hù)電子產(chǎn)品或電子原件，壓敏電阻具有良好的非線特性、通流量大、殘壓水平低、動(dòng)作快和無(wú)續(xù)流等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，它是聲像系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備中。

傳統(tǒng)的氧化鋅電阻器以氧化鋅為主要材料，并包含多種微量的金屬化合物，如三氧化二鉍、三氧化二銻、二氧化錳、四氧化三鈷、三氧化二鉻等，主材料和多種金屬化合物經(jīng)混合、成型后在高溫下燒結(jié)而形成的多晶多相的壓敏電阻陶瓷片，但是這些壓敏電阻器中含有較多的銻化合物，三價(jià)的銻化合物具有致癌作用，因此制備一種不含銻元素的安全環(huán)保的氧化鋅壓敏電阻器具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種不含銻化合物的壓敏電阻器，它具有安全無(wú)毒，對(duì)環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，且殘壓比低，漏電流小，適合多種惡劣天氣下的使用。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器，由壓敏電阻陶瓷片和導(dǎo)電電極組成，所述壓敏電阻陶瓷片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅200-240份、二氧化錳1.2-1.8份、二氧化硅0.23-0.32份、二氧化鈦0.25-0.3份、八硫化九鈷0.5-1.2份、三硫化二鎳0.5-1.2份、碳化硅0.03-0.15份、氮化鋯0.2-0.8份、鈦酸鋯0.05-0.15份、鈦酸銅鈣1.5-2.5份。

優(yōu)選的，所述壓敏電阻陶瓷片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅200-240份、二氧化錳1.28-1.56份、二氧化硅0.25-0.28份、二氧化鈦0.28-0.3份、八硫化九鈷0.8-1.0份、三硫化二鎳0.8-1.0份、碳化硅0.06-0.12份、氮化鋯0.36-0.72份、鈦酸鋯0.08-0.12份、鈦酸銅鈣1.8-2.4份。

優(yōu)選的，所述壓敏電阻陶瓷片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅200份、二氧化錳1.48份、二氧化硅0.28份、二氧化鈦0.3份、八硫化九鈷0.95份、三硫化二鎳0.95份、碳化硅0.07份、氮化鋯0.55份、鈦酸鋯0.12份、鈦酸銅鈣2.1份。

優(yōu)選的，所述氧化鋅的粒徑為10-50納米。

優(yōu)選的，所述八硫化九鈷與三氧化二鎳的質(zhì)量比為1:1。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電電極為金、銀、銅、鋁、鎳、碳中的一種。

本發(fā)明的安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器的適用于功率二極管、硅堆、中小功率可控硅的過(guò)壓保護(hù)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明對(duì)氧化鋅進(jìn)行摻雜，使摻雜原子進(jìn)入氧化鋅晶格占據(jù)并替代鋅原子的位置，顯著提高氧化鋅的電導(dǎo)率和載流子濃度；摻雜還能細(xì)化氧化鋅晶粒，降低尺寸，增加晶界表面密度，且摻雜后氧化鋅壓敏電阻的電阻率降低，從而降低了壓敏電阻的殘壓比；本發(fā)明中二氧化錳能夠改善壓敏陶瓷的電阻非線性和穩(wěn)定性，并且降低了氧化鋅壓敏陶瓷的電阻率；通過(guò)加入二氧化硅，既能改善壓敏鍍組陶瓷片結(jié)構(gòu)的均勻性，還能提高壓敏電阻器的勢(shì)壘高度和非線性系數(shù)；加入八硫化九鈷與三氧化二鎳提高了氧化鋅壓敏陶瓷的晶面勢(shì)壘高度，使壓敏電壓升高，非線性系數(shù)增加，漏電電流降低，且還能降低氧化鋅晶粒的粒徑，使材料更加致密；三氧化二釔提高了氧化鋅晶粒的電導(dǎo)率，抑制氧化鋅晶粒的生長(zhǎng)，細(xì)化晶粒尺寸，提升了壓敏電阻器的電壓梯度。本發(fā)明通過(guò)對(duì)氧化鋅材料進(jìn)行摻雜，細(xì)化了氧化鋅的晶粒，增加了壓敏電阻陶瓷片的表面密度，改善了壓敏電阻特性，提升了電阻器抗電流力沖擊能力和非線性系數(shù)，使得壓敏電阻器具有較高的電壓梯度和有益的電性能，且對(duì)過(guò)電壓響應(yīng)速度達(dá)到納秒級(jí)，過(guò)電壓后恢復(fù)快，無(wú)續(xù)流，本發(fā)明的壓敏電阻材料安全無(wú)毒，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

一種安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器，由壓敏電阻陶瓷片和導(dǎo)電電極金組成，所述壓敏電阻芯片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅200份、二氧化錳1.28份、二氧化硅0.23份、二氧化鈦0.25份、八硫化九鈷0.5份、三硫化二鎳0.5份、碳化硅0.03份、氮化鋯0.2份、鈦酸鋯0.05份、鈦酸銅鈣1.5份。其中氧化鋅的粒徑為20nm。其中導(dǎo)電電極材質(zhì)為金。

本發(fā)明的安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器的適用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)壓吸收以及整流勵(lì)磁電源的直流側(cè)過(guò)壓吸收。

實(shí)施例2：

一種安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器，由壓敏電阻陶瓷片和導(dǎo)電電極金組成，所述壓敏電阻芯片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅200份、二氧化錳1.48份、二氧化硅0.28份、二氧化鈦0.3份、八硫化九鈷0.95份、三硫化二鎳0.95份、碳化硅0.07份、氮化鋯0.55份、鈦酸鋯0.12份、鈦酸銅鈣2.1份，其中氧化鋅的晶體粒徑約為30納米。其中導(dǎo)電電極為銀材質(zhì)。

本發(fā)明的安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器的適用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)壓吸收以及整流勵(lì)磁電源的直流側(cè)過(guò)壓吸收。

實(shí)施例3：

一種安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器，由壓敏電阻陶瓷片和導(dǎo)電電極金組成，所述壓敏電阻芯片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅240份、二氧化錳1.50份、二氧化硅0.30份、二氧化鈦0.28份、八硫化九鈷0.80份、三硫化二鎳0.80份、碳化硅0.10份、氮化鋯0.60份、鈦酸鋯0.10份、鈦酸銅鈣2.0份，其中氧化鋅的晶體粒徑約為30納米。其中導(dǎo)電電極為銅材質(zhì)。

本發(fā)明的安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器的適用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)壓吸收以及整流勵(lì)磁電源的直流側(cè)過(guò)壓吸收。

實(shí)施例4：

一種安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器，由壓敏電阻陶瓷片和導(dǎo)電電極金組成，所述壓敏電阻芯片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅200份、二氧化錳1.48份、二氧化硅0.28份、二氧化鈦0.3份、八硫化九鈷0.95份、三硫化二鎳0.95份、碳化硅0.07份、氮化鋯0.55份、鈦酸鋯0.12份、鈦酸銅鈣2.1份，其中氧化鋅的晶體粒徑約為40納米。其中導(dǎo)電電極為銀材質(zhì)。

本發(fā)明的安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器的適用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)壓吸收以及整流勵(lì)磁電源的直流側(cè)過(guò)壓吸收。

實(shí)施例5：

一種安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器，由壓敏電阻陶瓷片和導(dǎo)電電極金組成，所述壓敏電阻芯片，由以下重量份的物質(zhì)組成：氧化鋅220份、二氧化錳1.80份、二氧化硅0.30份、二氧化鈦0.3份、八硫化九鈷0.70份、三硫化二鎳0.70份、碳化硅0.90份、氮化鋯0.80份、鈦酸鋯0.10份、鈦酸銅鈣1.8份，其中氧化鋅的晶體粒徑約為50納米。其中導(dǎo)電電極為鋁材質(zhì)。

本發(fā)明的安全環(huán)保的非線性壓敏電阻器的適用于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)壓吸收以及整流勵(lì)磁電源的直流側(cè)過(guò)壓吸收。

實(shí)施例1～4的壓敏電阻器的性能測(cè)試數(shù)據(jù)參見表1。

表1：實(shí)施例1～4的壓敏電阻器的性能測(cè)試數(shù)據(jù)

綜上，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果：本發(fā)明通過(guò)對(duì)氧化鋅材料進(jìn)行摻雜，細(xì)化了氧化鋅的晶粒，增加了壓敏電阻陶瓷片的表面密度，改善了壓敏電阻特性，提升了電阻器抗電流力沖擊能力和非線性系數(shù)，使得壓敏電阻器具有較高的電壓梯度和有益的電性能，且對(duì)過(guò)電壓響應(yīng)速度達(dá)到納秒級(jí)，過(guò)電壓后恢復(fù)快，無(wú)續(xù)流，本發(fā)明的壓敏電阻材料安全無(wú)毒，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。