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本文采用传统固相法分别制备了掺杂复合稀土(Nd2O3/Sm2O3),(Nd2O3/Y2O3),(Y2O3/Sm2O3)以及CaSiO3的氧化锌压敏瓷。采用X射线衍射,扫描电镜,压敏电阻直流参数仪和阻抗分析仪对其组成、显微组织和电性能进行研究。结论如下: 1.掺杂稀土氧化物(Nd2O3/Sm2O3)压敏瓷体系:在相同的 Nd2O3掺杂比例下,随Sm2O3掺杂量增加,样品的平均晶粒尺寸从5.32μm减小到2.91μm,电位梯度从389.3 V/mm增加到959 V/mm,非线性系数先降后升,漏电流密度在0.44-8.66μA/cm2之间变化。掺杂0.25mol％Nd2O3,0.5mol%Sm2O3的氧化锌压敏瓷的电性能最优:电位梯度高达959 V/mm,非线性系数为36.7,漏电流密度为2.25μA/cm2。 2.掺杂稀土氧化物(Nd2O3/Y2O3)压敏瓷体系:在相同的 Nd2O3掺杂比例下,随着Y2O3掺杂量增加,氧化锌主晶粒的平均尺寸逐渐减小,电位梯度逐步提高,非线性系数先增后减。Nd3+、Y3+在晶界上的受主作用,提高了晶界势垒,改善非线性特性。当 Y2O3的含量≤0.3mol%时,压敏瓷获得较小漏电流密度。掺杂0.25mol%Nd2O3,0.1mol%Y2O3的氧化锌压敏陶瓷在1050oC烧结时具有优异综合电性能:电位梯度为556.4V/mm,非线性系数为61,漏电流密度为1.55μA/cm2。 3.掺杂稀土氧化物(Y2O3/Sm2O3)压敏瓷体系:不同温度烧结的压敏瓷,在相同的Y2O3掺杂比例下,随着Sm2O3掺杂量增加,ZnO主晶粒平均尺寸与非线性系数都先增后减,电位梯度先减后增,当 Sm2O3的含量在0.25mol%-0.40mol%时,样品漏电流较小,温度对同一成分样品的漏电流密度与非线性系数影响不大。掺杂0.40mol%Y2O3,0.25mol%Sm2O3的氧化锌压敏瓷在1100oC烧结2h具有优良综合电性能:电位梯度为496V/mm,非线性系数为46.2,漏电流为0.43μA/cm2。 随着保温时间延长,压敏瓷的电位梯度大幅降低,非线性系数先升后降,漏电流密度逐渐增大。当升温速率提高时,压敏瓷的电位梯度显著提高,对非线性系数及漏电流密度大小影响不大,同时遵循不同含量 Sm2O3对压敏三系数的影响规律。最佳烧结工艺是:以2℃/min升温速率升至烧结温度1125℃保温1小时。YS2在该工艺下获得最优电性能:电位梯度为446.4V/mm,非线性系数为65.8,漏电流密度为2.36μA/cm2。 4.掺杂 CaSiO3压敏瓷体系:随着 CaSiO3含量增加,ZnO主晶粒平均尺寸先减后增,晶粒大小分布趋于均匀。电位梯度与非线性系数都先增后减,漏电流密度先减后增。掺杂0.5mol%CaSiO3的压敏瓷的电性能最优:电位梯度为168.79V/mm,非线性系数为30.9,漏电流密度为1.07μA/cm2。交流阻抗谱揭示ZnO基压敏瓷导电模型的等效电路为Ra(RgCg)(RgbCgb)。