壓敏電阻器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

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1、壓敏電阻器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用摘要：本文闡述了壓敏電阻的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，分析壓敏電阻存在的高壓型壓敏電阻與高能型壓敏電阻應(yīng)用上的“死區(qū)”，探討了添加納米材料提高氧化鋅壓敏電阻電壓梯度、非線性系數(shù)和能量密度。???關(guān)鍵詞：氧化鋅壓敏電阻發(fā)展應(yīng)用研制開發(fā)??????1氧化鋅壓敏電阻的發(fā)展???1967年7月，日本松下電器公司無線電實(shí)驗(yàn)室的松岡道雄在研究金屬電極—氧化鋅陶瓷界面時(shí)，無意中發(fā)現(xiàn)氧化鋅（ZnO）加氧化鉍（Bi2O3）復(fù)合陶瓷具有非線性的伏安特性。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)又發(fā)現(xiàn)，如果在以上二元系陶瓷中再加微量的三氧化二銻（

2、Sb2O3）、三氧化二鈷（Co2O3）、二氧化錳（MnO2）、三氧化二鉻(Cr2O3)等多種氧化物，這種復(fù)合陶瓷的非線性系數(shù)可以達(dá)到50左右，伏安特性類似兩只反并聯(lián)的齊納二極管，通流能力不亞于碳化硅（SiC）材料，臨界擊穿電壓可以通過改變?cè)叽绶奖愕丶右哉{(diào)節(jié)，而且這種性能優(yōu)異的壓敏元件通過簡(jiǎn)單的陶瓷工藝就能制造出來，其性能價(jià)格比極高。???1.1理論研究???1972年美國(guó)通用電氣公司（GE）購(gòu)買了日本松下電器公司有關(guān)氧化鋅壓敏材料的大部分專利和技術(shù)決竅。自從美國(guó)掌握了氧化鋅壓敏陶瓷的制造技術(shù)以后，大規(guī)模地進(jìn)行了

3、這種陶瓷材料的基礎(chǔ)研究工作。自80年代起，對(duì)氧化鋅壓敏陶瓷材料的研究逐漸走進(jìn)了企業(yè)。迄今為止，主要的理論研究工作都是在美國(guó)完成的。主要的研究課題有：???(1)以解釋宏觀電性為目的的導(dǎo)電模型的微觀結(jié)構(gòu)的研究（70～80年代）；???(2)以材料與產(chǎn)品開發(fā)為目的的配方機(jī)理和燒結(jié)工藝的研究（70～80年代）；???(3)氧化鋅壓敏陶瓷材料非線性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷难芯浚?0～90年代）；???(4)氧化鋅壓敏陶瓷復(fù)合粉體的制備研究（80～90年代）；???(5)納米材料在氧化鋅壓敏陶瓷中的應(yīng)用研究（90年代）。???1.2研

4、制開發(fā)???70年代末到80年代，基礎(chǔ)理論研究取得了重大進(jìn)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到1998年，公開發(fā)表的論文和專利說明書等累計(jì)達(dá)700多篇，其中有關(guān)基礎(chǔ)研究的約占一半。在基礎(chǔ)研究的推動(dòng)下，80～90年代，壓敏陶瓷的材料開發(fā)速度大大加快，目前已取得的成果有：???(1)氧化鋅壓敏陶瓷的電壓梯度已從最初的150V/mm擴(kuò)散到（20～250）V/mm幾十個(gè)系列，從集成電路到高壓、超高壓輸電系統(tǒng)都可以使用；???(2)開發(fā)出大尺寸元件，直徑達(dá)120mm,2ms方波，沖擊電流達(dá)到1200A，能量容量平均可達(dá)300J/cm3左

5、右；???(3)汽車用（85～120）℃工作溫度下的高能元件；???　　(4)視在介電常數(shù)小于500的高頻元件；???　　(5)壓敏—電容雙功能電磁兼容（EMC）元件；???　　(6)毫秒級(jí)三角波、能量密度750J/cm3以上的低壓高能元件；???　　(7)老化特性好、電容量大、陡波響應(yīng)快的無鉍（Bi）系氧化鋅壓敏元件；???　　(8)化學(xué)共沉淀法和熱噴霧分解法壓敏電阻復(fù)合粉體制備技術(shù)；???　　(9)壓敏電阻的微波燒結(jié)技術(shù)；???　　(10)無勢(shì)壘氧化鋅大功率線性電阻。???2壓敏電阻器的應(yīng)用原理????壓敏電阻

6、器是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件，可以用來代替瞬態(tài)抑制二極管、齊納二極管和電容器的組合。壓敏電阻器可以對(duì)IC及其它設(shè)備的電路進(jìn)行保護(hù)，防止因靜電放電、浪涌及其它瞬態(tài)電流（如雷擊等）而造成對(duì)它們的損壞。使用時(shí)只需將壓敏電阻器并接于被保護(hù)的IC或設(shè)備電路上，當(dāng)電壓瞬間高于某一數(shù)值時(shí)，壓敏電阻器阻值迅速下降，導(dǎo)通大電流，從而保護(hù)IC或電器設(shè)備；當(dāng)電壓低于壓敏電阻器工作電壓值時(shí)，壓敏電阻器阻值極高，近乎開路，因而不會(huì)影響器件或電器設(shè)備的正常工作。????壓敏電阻器的應(yīng)用廣泛，從手持式電子產(chǎn)品到工業(yè)設(shè)備，其規(guī)格與尺寸多種多

7、樣。隨著手持式電子產(chǎn)品的廣泛使用，尤其是手機(jī)、手提電腦、PDA、數(shù)字相機(jī)、醫(yī)療儀器等，其電路系統(tǒng)的速度要求更高，并且要求工作電壓更低，這就對(duì)壓敏電阻器提出了體積更小、性能更高的要求。因此，表面組裝的壓敏電阻器元件也就開始大量涌現(xiàn)，而其銷售年增長(zhǎng)率要高于有引線的壓敏電阻器一倍多。????預(yù)計(jì)2002年壓敏電阻器的市場(chǎng)增長(zhǎng)率為13％，其中，多層片式壓敏電阻器市場(chǎng)增長(zhǎng)率為20％～30％，徑向引線產(chǎn)品增長(zhǎng)率為5％～10％。需求主要來自于電源設(shè)備，包括DC電源設(shè)備、不間斷電源，以及新的消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如數(shù)字音頻/視頻設(shè)備、視

8、頻游戲，數(shù)字相機(jī)等。片式壓敏電阻器已占美國(guó)市場(chǎng)銷售總額的40％～45％。（0402）尺寸的片式壓敏電阻器最受歡迎。0201尺寸的產(chǎn)品尚未上市。AVX公司的0402片式壓敏電阻器有5.6V、9V、14V和18V等幾種電壓范圍的產(chǎn)品，它們的額定功率為50mJ,典型電容值范圍從90pF(18V的產(chǎn)品)～360pF(5.6V的產(chǎn)品)。MaidaDevelopment