一、 壓敏電阻簡介
壓敏電阻器是指對電壓敏感的電阻器,是一種半導體器件,其制作材料主要是氧化鋅。壓敏電阻器的最大特點是當加在它上面的電壓低于其閾值UN時,流過的電流極小,相當于一只關死的閥門,當電壓超過UN時,流過它的電流激增,相當于閥門打開。
壓敏電阻
利用這一功能,可以抑制電路中經常出現的異常過電壓,保護電路免受過電壓的損害。壓敏電阻器工作原理-過壓保護原理:壓敏電阻器主要用在電氣設備交流輸入端,用做過壓保護。當輸入電壓過高時,它的阻值將減小,位串聯在輸入電路中的保險管熔斷,切斷輸入,從而保護電氣設備。
壓敏電阻器常用的電極材料有導電漿料、無機鹽和金屬材料。導電漿料有貴金屬漿料和賤金屬漿料;無機鹽有氯化物和硫酸鹽;金屬材料有線材和粉末。
基于各種電極材料的特性,出現了許多制備壓敏電阻器電極的方法,主要有料漿法、化學鍍、熱噴涂和冷噴涂。
本文詳細綜述了壓敏電阻器電極的制備方法。
二、 漿料法
由于銀的導電能力強,抗氧化性能好,在銀表面可以直接焊接金屬,所以壓敏電阻器通常采用銀漿制備電極 。
采用鋁漿制備電極,也顯現出低的接觸電阻。
銅漿制備電極已用在鈦酸鍶環形壓敏電阻器、氧化鋅壓敏電阻器和片式陶瓷電容器。
鎳漿、鋅漿制備電極見諸報導,目前尚處實驗室研究過程中。
壓敏電阻展示圖
2.1 被銀法
被銀法又名燒滲銀法。
燒滲是在高溫及還原性氣氛的作用下,一部分金屬氧化物將被還原成金屬,另一部分則可能熔融并添加到陶瓷玻璃相中,或與陶瓷中之某些晶態物質通過化學反應而生成一種新的化合物,形成一種粘稠的過渡層,并對陶瓷表面完全潤濕。而且,在冷卻過程中這粘稠的過渡層,凝固為玻璃相,填充于陶瓷表面與金屬粉粒之間。
⑴ 被銀法的工藝過程步驟
① 瓷件預處理
瓷件被銀之前必須預先進行凈化處理。
② 銀漿配制
銀漿的配方,主要是由含銀原料、溶劑及粘合劑組成。
③ 銀電極漿料的制備
將制備好的含銀原料、溶劑和粘合劑按一定配比配料后,在剛玉或瑪瑙罐中球磨40h~90h,使粉體粒度<5μm并混合均勻。
④ 涂敷工藝
涂敷工藝有手工、機械、浸涂、噴涂或絲網印刷等。
⑤ 燒銀
燒銀的目的,是在高溫作用下使瓷件表面上形成連續、致密、附著牢固、導電性良好的銀層。
⑵ 銀漿制備電極存在的缺陷
① 對某些陶瓷材料,銀電極層的附著強度不好、易脫落,元件的廢品率較高。
② 銀離子的遷移將可能影響性能的長期穩定性。
③ 雖然銀的價格沒有金、鉑高,但銀也在貴金屬材料之列,生產成本仍然比較高。
2.2 被銅法
(1)銅漿含銅量
銅漿含銅量在70%~75%間,燒滲溫度為520℃~600℃的低溫[5]。
(2)涂敷工藝 為 絲網印刷
用200目絲網在壓敏陶瓷體上印8μm~10μm厚度的銅漿。
(3)烘干
鏈帶式烘干爐,普通大氣環境下,最高溫度為150℃~200℃,烘干周期為5min~10min。
(4)燒滲
將烘干的壓敏電阻用篩網裝好后,放入專用的鏈帶式氮氣氛保護隧道電爐中燒滲銅電極。整個燒滲過程必須在幾乎無氧的氣氛環境下進行。
① 升溫區
在溫度為200℃~450℃的升溫區,未來更有利地排走銅漿料中的溶劑和粘結劑等有機物,通入的高純氮混有微量空氣,其中氧氣的混合比例控制在50ppm~500ppm。
② 高溫區
最高銅電極燒滲溫度為500℃~600℃,恒溫時間為1min~10min,該溫區段必須通入99.999%純度的高純氧,氧含量控制在<20ppm。
③ 降溫區
通入99.999%純度的高純氧,氧含量控制在<20ppm。靠進出口的位置使用水冷降溫,確保出爐產品的溫度低于60℃。
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