[發明專利]一種壓敏陶瓷材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202111086520.5
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113896523B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 李勃;張敏;朱朋飛
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622;C04B35/638;H01C7/112
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 肖云

本發明公開了一種壓敏陶瓷材料及其制備方法與應用。所述壓敏陶瓷材料包括如下原料：氧化鋅、釩酸銨鹽和二氧化硅。采用本發明實施例方案的壓敏陶瓷材料制得的壓敏電阻相較于采用對應量的五氧化二釩制得的壓敏電阻，具有更小的漏電流及更好的非線性系數，同時還具有良好的通流能力和低的壓敏電壓變化率及殘壓比。

技術領域

本發明屬于功能陶瓷材料技術領域，具體涉及一種壓敏陶瓷材料及其制備方法與應用。

背景技術

壓敏陶瓷是指電阻值隨著外加電壓變化有一顯著的非線性變化的半導體陶瓷，具有非線性伏安特性，在某一臨界電壓下，壓敏電阻陶瓷電阻值非常高，幾乎沒有電流，但當超過這一臨界電壓時，電阻將急劇變化，并有電流通過，隨電壓的少許增加，電流會很快增大。壓敏陶瓷主要包括SiC、TiO₂、SrTiO₃和ZnO四大類，但應用廣、性能好的當屬氧化鋅壓敏陶瓷。

氧化鋅壓敏陶瓷材料是一類具有非線性伏安特性，電阻率對電壓變化敏感的材料。可以對芯片(IC)及其它設備的電路進行保護，防止因浪涌沖擊及靜電放電而造成損壞。近年來，隨著電子設備和電子元器件的微型化、集成化和多功能化，使得電路中各種電子元件的驅動電壓及耐壓值逐漸下降，將導致由操作過電壓、人體靜電放電、電磁脈沖干擾等造成的整個電路出現誤操作或損壞的幾率大大增加。因此，為了保護小型電子元件，保證它們能夠正常工作，需要開發出低壓壓敏電阻吸收電路內部或外部的浪涌電壓或電流。

隨著壓敏電阻材料的不斷發展，現已開發出不同體系的ZnO壓敏電阻材料，主要包括：ZnO-BiO₃系(鉍系)、ZnO-Pr₆O₁₁系(鐠系)和ZnO-V₂O₅系(釩系)。其中，市面上常見的是鋅鉍系壓敏電阻，鉍系單個晶界等效電壓Ugb值在2～3V，其壓敏電壓達10-12V，且鉍系由于添加劑種類繁雜，燒結溫度在1000℃以上，不能與純Ag作為內電極在多層壓敏電阻(MLV)中共燒，因此，難以滿足相關技術中電子設備的需求。壓敏電阻壓敏電壓與單個晶界等效電壓Ugb成正比，鐠系Ugb值約為1.4V，而釩系壓敏電阻Ugb值可低至0.6V，因此，釩系壓敏電阻有望更好地滿足小型電子元件的要求。然而，現有技術中的釩系壓敏電阻通常需要采用V₂O₅作為添加劑，盡管其具有低溫助燒的功能，能夠降低燒結溫度，但V₂O₅價格昂貴，使得生產成本較高。

基于此，開發新的壓敏陶瓷材料具有重要意義。

本背景技術中所陳述內容并不代表承認其屬于已公開的現有技術。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種生產成本更低的壓敏陶瓷材料。

本發明還提出一種上述材料的制備方法。

本發明還提出一種上述材料的應用。

根據本發明的一個方面，提出了一種壓敏陶瓷材料，包括如下原料：氧化鋅、釩酸銨鹽和二氧化硅。