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压敏电阻器介绍及其电极制备方法

压敏电阻器常用的电极材料有导电浆料、无机盐和金属材料。导电浆料有贵金属浆料和贱金属浆料;无机盐有氯化物和硫酸盐;金属材料有线材和粉末。

一、 压敏电阻简介

压敏电阻器是指对电压敏感的电阻器,是一种半导体器件,其制作材料主要是氧化锌。压敏电阻器的最大特点是当加在它上面的电压低于其阈值UN时,流过的电流极小,相当于一只关死的阀门,当电压超过UN时,流过它的电流激增,相当于阀门打开。


压敏电阻
压敏电阻

利用这一功能,可以抑制电路中经常出现的异常过电压,保护电路免受过电压的损害。压敏电阻器工作原理-过压保护原理:压敏电阻器主要用在电气设备交流输入端,用做过压保护。当输入电压过高时,它的阻值将减小,位串联在输入电路中的保险管熔断,切断输入,从而保护电气设备。

压敏电阻器常用的电极材料有导电浆料、无机盐和金属材料。导电浆料有贵金属浆料和贱金属浆料;无机盐有氯化物和硫酸盐;金属材料有线材和粉末。

基于各种电极材料的特性,出现了许多制备压敏电阻器电极的方法,主要有料浆法、化学镀、热喷涂和冷喷涂。

本文详细综述了压敏电阻器电极的制备方法。

二、 浆料法

由于银的导电能力强,抗氧化性能好,在银表面可以直接焊接金属,所以压敏电阻器通常采用银浆制备电极 。
采用铝浆制备电极,也显现出低的接触电阻。
铜浆制备电极已用在钛酸锶环形压敏电阻器、氧化锌压敏电阻器和片式陶瓷电容器
镍浆、锌浆制备电极见诸报导,目前尚处实验室研究过程中。

压敏电阻展示图

压敏电阻展示图


2.1 被银法
被银法又名烧渗银法。

烧渗是在高温及还原性气氛的作用下,一部分金属氧化物将被还原成金属,另一部分则可能熔融并添加到陶瓷玻璃相中,或与陶瓷中之某些晶态物质通过化学反应而生成一种新的化合物,形成一种粘稠的过渡层,并对陶瓷表面完全润湿。而且,在冷却过程中这粘稠的过渡层,凝固为玻璃相,填充于陶瓷表面与金属粉粒之间。

⑴ 被银法的工艺过程步骤

① 瓷件预处理
瓷件被银之前必须预先进行净化处理。
② 银浆配制
银浆的配方,主要是由含银原料、溶剂及粘合剂组成。
③ 银电极浆料的制备
将制备好的含银原料、溶剂和粘合剂按一定配比配料后,在刚玉或玛瑙罐中球磨40h~90h,使粉体粒度<5μm并混合均匀。
④ 涂敷工艺
涂敷工艺有手工、机械、浸涂、喷涂或丝网印刷等。
⑤ 烧银
烧银的目的,是在高温作用下使瓷件表面上形成连续、致密、附着牢固、导电性良好的银层。

⑵ 银浆制备电极存在的缺陷

① 对某些陶瓷材料,银电极层的附着强度不好、易脱落,元件的废品率较高。
② 银离子的迁移将可能影响性能的长期稳定性。
③ 虽然银的价格没有金、铂高,但银也在贵金属材料之列,生产成本仍然比较高。


2.2 被铜法

(1)铜浆含铜量
铜浆含铜量在70%~75%间,烧渗温度为520℃~600℃的低温[5]。
(2)涂敷工艺 为 丝网印刷
用200目丝网在压敏陶瓷体上印8μm~10μm厚度的铜浆。
(3)烘干
链带式烘干炉,普通大气环境下,最高温度为150℃~200℃,烘干周期为5min~10min。
(4)烧渗
将烘干的压敏电阻用筛网装好后,放入专用的链带式氮气氛保护隧道电炉中烧渗铜电极。整个烧渗过程必须在几乎无氧的气氛环境下进行。
① 升温区
在温度为200℃~450℃的升温区,未来更有利地排走铜浆料中的溶剂和粘结剂等有机物,通入的高纯氮混有微量空气,其中氧气的混合比例控制在50ppm~500ppm。
② 高温区
最高铜电极烧渗温度为500℃~600℃,恒温时间为1min~10min,该温区段必须通入99.999%纯度的高纯氧,氧含量控制在<20ppm。
③ 降温区
通入99.999%纯度的高纯氧,氧含量控制在<20ppm。靠进出口的位置使用水冷降温,确保出炉产品的温度低于60℃。

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