[发明专利]一种钛酸锶压敏电阻器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属复合功能陶瓷新材料领域，特别涉及具有压敏-电容双功能的一种SrTiO₃基压敏电阻器及其制备方法。

背景技术

压敏电阻器是一种对外加电压敏感的非线性电阻器。具体的说是在外加电压超过一定值时，其电阻突然降低的一种元件。

压敏电阻器的V-I特性可用近似公式(1)表示：

I＝(V/C)^α    (1)

式中：V：  外加电压，C：材料常数，α：非线性指数。

α越大，非线性越好。非线性指数一般用E10和E1表示为公式(2)：

α＝1/log(E10/E1)    (2)

式中：E10：流过电阻器的电流为10mA时电阻器两端的电压

E1：流过电阻器的电流为1mA时电阻器两端的电压

ZnO压敏电阻器由于具有很高的非线性指数和大的浪涌吸收能力而被广泛用于各种电子电器设备中，但由于电压较高，电容较小，在低压高频范围的应用受到限制。钛酸锶压敏电阻器具有对电压敏感的电阻和大的等效并联电容，并具有良好的温度特性，因而被广泛用于微型电机中，以吸收整流子产生的火花电压所引起的宽频噪声。

上世纪80年代初，日本松下、太阳诱电、TDK及村田公司率先研制出SrTiO₃基压敏电阻器，同时期国内795厂接受机电部的研制计划并与86年取得阶段性成果。多年来部分大专院校及研究单位也投入了许多人力物力研究，但由于种种原因未能商品化。直到95年，一种主要用于微电机的SrTiO₃环形压敏电阻在广州进入商品化生产阶段。但是随着市场的发展，用户对产品的电性能指标要求越高，而原有产品存在三电极之间的电压间差偏大，焊接和脉冲试验后电压变化率较高，用户上机合格率较低，严重的制约了该产品的发展。

对于钛酸锶压敏电阻陶瓷的烧结工艺，虽有报道称通过半导化添加剂的作用可以在空气中烧结达到半导化之目的，但实际要获得良好的半导体陶瓷并达到工业化生产是比较困难的；而为使SrTiO₃半导体的晶界绝缘化从而获得压敏特性，过去的报导大多采用在瓷体表面进行氧化物的液相涂覆扩散或者在氧化气氛中进行热处理，但是这两种方法都不适合于工业化生产。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足之处而提供一种电压一致性好，试验后变化率小，用户上机合格率高的新型高性能钛酸锶压敏电阻器及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种钛酸锶压敏电阻器，其特征在于，该电阻器由以下组分及含量(摩尔份，下同)的原料制成：钛酸锶100份，半导化添加剂0.01～5.00份，改性添加剂0.01～5.0份，烧结助剂0.001～3.00份。

所述的钛酸锶，锶/钛(摩尔比)＝0.90～1.10。

所述的半导化添加剂包括Nb₂O₅，Ta₂O₅，WO₃的高价离子至少一种，同时添加Pr₆O₁₁，Nd₂O₃，Eu₂O₃，Y₂O₃，Sm₂O₃的稀土金属氧化物至少一种。

所述的改性添加剂包括Sb₂O₃，BaCO₃，CaCO₃，MnCO₃，Cr₂O₃，CuO的至少一种。

所述的烧结助剂包括SiO₂。

一种钛酸锶压敏电阻器的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下工艺步骤：

(1)钛酸锶的配制

称取一定量的氧化锶、氢氧化锶或锶盐和氧化钛、氢氧化钛或钛盐在球磨机中球磨混合10～40h或搅拌球磨1～10h，出料，100℃～150℃烘8～15h，过筛，按照一定的限量装入高温匣钵内，稍微压实，进入高温炉内煅烧，煅烧温度1100-1350℃，保温1-10小时，出炉入库待用。

(2)电阻器的制备