專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋅突波吸收器，特別是一種適用于工作溫度在125°C以上的氧化鋅突波吸收器。
背景技術(shù)：
氧化鋅突波吸收器是一種電阻值隨電壓非線(xiàn)性改變的阻抗體，其主要成份是氧化鋅(ZnO)粉末，混合金屬氧化物添加劑，例如Bi203、Sb203、Ca0、Cr203、Co203、Mn0等，經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)成陶瓷燒結(jié)體制成。為了提高材料的燒結(jié)性能，可再均勻地添加少量Si02。這種氧化鋅突波吸收器具有優(yōu)異的非歐姆特性及優(yōu)良的突波吸收能力，其電流一電壓特性曲線(xiàn)為優(yōu)異的非線(xiàn)性，在低電壓時(shí)，電阻值很高，在高壓時(shí)，電阻值急速下降，因此又稱(chēng)變阻器(varistor)。氧化鋅突波吸收器通常用來(lái)保護(hù)電子電路，防止電子電路受到過(guò)大的瞬時(shí)電壓破壞或干擾。在正常工作環(huán)境下，氧化鋅突波吸收器處于預(yù)備狀態(tài)，相對(duì)于受保護(hù)的電子組件而言，具有數(shù)兆歐姆的阻抗，能阻止電流通過(guò)，故電流走原設(shè)計(jì)電路線(xiàn)路時(shí)，不會(huì)影響到原設(shè)計(jì)電路的特性。但當(dāng)瞬間突波電壓出現(xiàn)，超過(guò)氧化鋅突波吸收器的崩潰電壓時(shí)，所述突波吸收器的阻抗會(huì)變低(僅有幾個(gè)歐姆)，以近于短路的狀態(tài)使大量突波電流通過(guò)，并且氧化鋅突波吸收器將電流分流到接地組件，以避免電子產(chǎn)品或昂貴電路組件受到突波而損壞。氧化鋅突波吸收器應(yīng)用于一般信息產(chǎn)品上作為電壓穩(wěn)定與突波吸收裝置時(shí)， 氧化鋅突波吸收器的工作溫度范圍上限大都在85°C左右。隨著電子產(chǎn)品和通訊產(chǎn)品的快速發(fā)展，氧化鋅突波吸收器的使用溫度不斷地提高。例如，突波吸收器應(yīng)用于汽車(chē)的 ABS(Antilock Brake System，防抱死系統(tǒng))、安全氣囊或動(dòng)力方向盤(pán)的電子電路上面時(shí)，工作溫度就需要達(dá)到125°C，甚至達(dá)到150°C以上。但是，在目前現(xiàn)有技術(shù)中，尚未見(jiàn)到使用溫度超過(guò)150°C的氧化鋅突波吸收器。此外，現(xiàn)有技術(shù)的氧化鋅突波吸收器的陶瓷燒結(jié)體中，在氧化鋅晶粒與晶粒之間的晶界層成分，通常是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻材料，電阻值隨著溫度升高而降低，當(dāng)使用溫度升高時(shí)，原添加于晶界層成分中的載流子遷移速度增大，在工作電壓作用下，會(huì)造成氧化鋅突波吸收器產(chǎn)生電阻降低、非歐姆指數(shù)值減小、漏電流增大及崩潰電壓降低等劣化現(xiàn)象，最后導(dǎo)致氧化鋅突波吸收器熱燒毀。因此，需要一種適用于工作溫度在125°C以上的氧化鋅突波吸收器。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種最高工 作溫度高于125°C甚至高于 150°C時(shí)仍然可以正常使用的一種在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，包括一陶瓷燒結(jié)體， 所述陶瓷燒結(jié)體包含氧化鋅晶粒及位于所述氧化鋅晶粒與晶粒間的晶界層，所述晶界層的成分中包含占所述晶界層總量的10 85mol%的正溫度系數(shù)熱敏電阻材料。作為優(yōu)選，所述陶瓷燒結(jié)體含有97mol/%的氧化鋅晶粒， 所述氧化鋅晶粒與燒結(jié)成所述晶界層的燒結(jié)料或玻璃粉的重量配比為100 2 100 30。作為優(yōu)選，所述正溫度系數(shù)熱敏電阻材料為鈦酸鋇或鈦酸鋇摻雜鈦酸鍶。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述正溫度系數(shù)熱敏電阻材料為多晶態(tài)或玻璃態(tài)的正溫度系數(shù)熱敏電阻材料。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述鈦酸鋇中還摻雜有選自Li1+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Sn4+、 Mn4+、Si4+、Zr5\ Nb5+、Al3+、Sb3+、Bi3+、Ce3+ 或 La3+ 離子的其中一種或者幾種。作為優(yōu)選，所述氧化鋅突波吸收器的最高工作溫度在125°C以上。作為優(yōu)選，所述氧化鋅突波吸收器的最高工作溫度在150°C以上。作為優(yōu)選，所述氧化鋅突波吸收器的最高工作溫度達(dá)160 180°C。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明在氧化鋅突波吸收器的氧化鋅晶粒與晶粒之間的晶界層成分中增加了正溫度系數(shù)熱敏電阻材料，當(dāng)使用溫度升高時(shí)，該熱敏電阻材料的電阻急遽增高，以補(bǔ)償或部分補(bǔ)償原氧化鋅晶粒與晶粒之間的晶界層成分因溫度升高而降低的部分電阻，由此，可使氧化鋅突波吸收器的晶界層的電阻對(duì)溫度的敏感度降低，從而將氧化鋅突波吸收器的使用溫度提高至125°C以上甚至150°C以上。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一與比較例在不同溫度范圍下的電阻變化說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的氧化鋅突波吸收器，是以公知的陶瓷制程高溫?zé)Y(jié)制得，可為圓板型，晶片型及環(huán)型，兼具變阻及突波吸收特性，且適于在高溫狀態(tài)下使用。本發(fā)明的氧化鋅突波吸收器具有一陶瓷燒結(jié)體，其適于在高溫使用的關(guān)鍵技術(shù)， 在于其結(jié)構(gòu)包括主要成分氧化鋅晶粒及位于氧化鋅晶粒與晶粒間的晶界層，所述晶界層的成分中，包含占該晶界層總量的10 85mol%的正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻材料成分，。其中，所述陶瓷燒結(jié)體的氧化鋅晶粒，是由氧化鋅粉末或氧化鋅摻雜Bi203、Sb2O3, CaO, Cr203> Co2O3或MnO等金屬氧化物添加劑經(jīng)過(guò)燒結(jié)而形成。本發(fā)明的氧化鋅突波吸收器，以含97mol/%氧化鋅晶粒的陶瓷燒結(jié)體為最佳實(shí)施例，而且，該陶瓷燒結(jié)體的氧化鋅晶粒與燒結(jié)成晶界層的燒結(jié)料或玻璃粉的重量配比為100 2 100 30。所述晶界層成分中的正溫度系為數(shù)(PTC)熱敏電阻材料成分，選自多晶態(tài)或玻璃態(tài)的鈦酸鋇或者鈦酸鋇摻雜鈦酸鍶的其中一種。所述鈦酸鋇(BaTiO3)是鋇和鈦的混合氧化物，可通過(guò)碳酸鋇和二氧化鈦為原料制得。同樣地，所述鈦酸鍶(SrTiO3)可以采用碳酸鍶和二氧化鈦制得。而且，為使正溫度系數(shù) (PTC)熱敏電阻材料成分燒結(jié)后能夠提升半導(dǎo)體化以及能夠設(shè)定直至溫度高于某一特定溫度點(diǎn)即居里點(diǎn)或居里溫度時(shí)的電阻值會(huì)大幅增加，可再摻加半導(dǎo)體化及調(diào)整居里點(diǎn)或稱(chēng)居里溫度 Curie temperature)所需的稀土離子，選自 Li1+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Sn4+、Mn4+、Si4+、 Zr5+、Nb5+、Al3+、Sb3+、Bi3+、Ce3+ 或 La3+ 離子的其中一種或幾種。
本發(fā)明的氧化鋅突波吸收器，在氧化鋅晶粒與晶粒間的晶界層成分中，因?yàn)楹佀徜^的正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻材料，當(dāng)使用溫度升高時(shí)，該晶界層成分中的鈦酸鋇成分的電阻急遽增高，將補(bǔ)償或部份補(bǔ)償該晶界層成分中的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻材料因溫度升高而降低的部份電阻，這種溫度-電阻的相互補(bǔ)償作用，可使得氧化鋅突波吸收器在高溫下沒(méi)有漏電流升高及崩潰電壓降低等劣化現(xiàn)象。因此，在工作溫度在125°C以上甚至150°C以上的環(huán)境下，例如160°C 180°C的工作環(huán)境下，仍然可以正常使用，不發(fā)生局部熱擊穿或燒毀。以下以實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的氧化鋅突波吸收器可以在高溫下正常使用，但本發(fā)明的專(zhuān)利權(quán)范圍不受限于實(shí)施例。實(shí)施例一1.用化學(xué)共沉淀法，制備氧化鋅突波吸收器的氧化鋅晶粒與晶粒間的晶界層成分。所述晶界層的原料成分及摩爾比如下
權(quán)利要求
1.一種可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，包括一陶瓷燒結(jié)體，所述陶瓷燒結(jié)體包含氧化鋅晶粒及位于所述氧化鋅晶粒與晶粒間的晶界層，其特征在于，所述晶界層的成分中包含占所述晶界層總量的10 85mol%的正溫度系數(shù)熱敏電阻材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，其特征在于，所述陶瓷燒結(jié)體含有97mol/%的氧化鋅晶粒，所述氧化鋅晶粒與燒結(jié)成所述晶界層的燒結(jié)料或玻璃粉的重量配比為100 2 100 30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，其特征在于， 所述正溫度系數(shù)熱敏電阻材料為鈦酸鋇或鈦酸鋇摻雜鈦酸鍶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，其特征在于，所述正溫度系數(shù)熱敏電阻材料為多晶態(tài)或玻璃態(tài)的正溫度系數(shù)熱敏電阻材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，其特征在于，所述鈦酸鋇中還摻雜有選自 Li1+、Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+、Sn4+、Mn4+、Si4+、&5+、Nb5+、Al3+、Sb3+、Bi3+、 Ce3+或La3+離子的其中一種或者幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，其特征在于， 所述氧化鋅突波吸收器的最高工作溫度在125°C以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，其特征在于， 所述氧化鋅突波吸收器的最高工作溫度在150°C以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，其特征在于， 所述氧化鋅突波吸收器的最高工作溫度達(dá)160 180°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可在高溫狀態(tài)下使用的氧化鋅突波吸收器，所述氧化鋅突波吸收器在氧化鋅晶粒與晶粒之間的晶界層成分中，添加了占晶界層總量10～85mol％的正溫度系數(shù)鈦酸鋇熱敏電阻材料；當(dāng)使用溫度升高時(shí)，晶界層成分中的正溫度系數(shù)熱敏電阻材料的電阻值將隨著溫度升高而急遽增高，以補(bǔ)償或部分補(bǔ)償氧化鋅晶粒與晶粒之間的晶界層成分因溫度升高而降低的部分電阻，使得氧化鋅突波吸收器的晶界層電阻值不受溫度影響，所述的氧化鋅突波吸收器適用于工作溫度高于150℃的環(huán)境。
文檔編號(hào)H01C7/12GK102157256SQ20111000638
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者徐至賢, 方廷毅, 朱頡安, 連清宏, 黃興祥 申請(qǐng)人:立昌先進(jìn)科技股份有限公司