1 引 言
压敏电阻器是对电压敏感的一种非线性电阻器。ZnO压敏电阻具有非常大的非线性系数和耐浪涌能力而被广泛用于各种电子电路及设备器件的过电压保护和瞬态浪涌吸收。但由于ZnO压敏电阻器的介电常数小，对于高频噪声及陡峭脉冲浪涌电压的反应速度慢，而且以制造几伏的压敏电阻，因此在低电压领域特别是高频范围的应用受到极大的限制。
SrTi03压敏电阻具有大的介电常数(K=225—250)和良好的非线性特性，低的压敏电压和较宽的电压范围，兼有电容—压敏双重功能。在无异常过电压时，它起电容器的作用，可滤除高频干扰，当有瞬态过电压出现时，它作为压敏电阻而吸收过电压；特别是它的电压温度系数比ZnO压敏电阻小，而且可以达到正值，它的电容量温度稳定性又比普通陶瓷电容器好，因此在低电压领域，尤其在微电机灭弧消噪方面的的应用前景十分广阔。
从80年代起，由日本松下、太阳诱电、TDK及村田公司相继研制成功并推向市场。同期国内795厂接受机电部的研制计划并于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SrTi03环形压敏电阻在广州生产定型，至此进入商品化生产阶段。近年来，经技术人员的不断努力，该产品的各项电性能指标均达到了国际先进水平。
2 材料组成及制造工艺
2．1材料组成
主材料：SrTi03是由SrCQ3和Ti02在高温反应合成的。SrTi03和Ti02的配比是合成技术的关键，也直接影响SrTi03功能陶瓷的半导化，通常Sr／Ti比在1．02～0．98范围内可调：当Ti02过量时(Sr／Ti<1．00)有利于陶瓷的液相烧结，可降低烧结温度，促进半导化；但当Sr／Ti<0．98时即Ti02过量较多时，游离Ti02进入液相会提高液相的粘度，则阻碍烧结和晶粒生长；同样，SrO过量不多时对于陶瓷的烧结和晶粒生长有利，而当SrO过量较多时也会导致半导化不良而影响功能陶瓷的电性能。
半导化添加剂：为使晶粒半导化，通常添加Nb205、Ta205、W03等高价离子至少一种，同时添加La203、Y2O3、Sm2O3等稀土金属氧化物至少一种，其中高价离子如Nb5＋取代 Ti4＋,低价离子如La3＋取代Sr2＋，都可促使Ti4＋变价为Ti3＋ (Ti4++e)，从而产生导电载流子，降低电阻率。以上施主添 加剂的含量一般在0．01--5．Omol％范围内。
改性添加剂：为了改善陶瓷元件的非线性、介电系数、以及温度稳定性等，往往添加Sb2O3、BaCO3、CaCO3、MnC03、Cr203、CuO等。添加Mn和Cu离子对改善非线性的作用非常明显，这是因为这些离子的掺人会增加受主态密度，控制晶界的缺陷结构，提高晶界势垒高度和晶界绝缘性改性添加剂的含量在0．01—3．00m01％内。
矿化剂：为了降低烧结温度，提高陶瓷体的致密度，添加SiO2、Ti02和A1203等作为烧结助剂。Si02在烧结中形成液相，对晶粒有充分的润滑作用，促进晶粒生长。由SrO—Ti02的二元相图可知，SrO过量时该二元系统的低共熔点在1860℃，而TiO2过量时则在1440℃出现低共熔。适当过量的TiO2可促进液相在较低温度下形成。A1203的引入可以改善烧结体的致密度。矿化剂的加入量一般在0.01-1.00mol％范围内.
2，2制造工艺
SrTiO3压敏—电容双功能陶瓷元件的制造工艺采用典型的电子陶瓷的生产工艺(目前国内商品化生产的是大量用于微电机灭弧消噪的环形陶瓷元件)，其工艺流程
如下：
SrTi03+TiO2→SrTiO3+CO2↑
Nb2O5等添加剂→配料→球磨→喷雾造粒→成型→
排胶素烧→还原气氛烧结→光饰磨片超声清洗→
瓷片外观检查→空气中热处理→烧银、印银→银片外
观查→测量分先→QC检验→包装→出厂（环形）
↓
引线插片焊接→还氧树脂包封→打标志→
电性能测量→QC检验→包装→出厂（圆片型）
和一般电子陶瓷生产工艺不同的是，该类材料必须在还原气氛中烧结，才能使晶粒充分半导化。由于我们采用的是液氨分解制得的N2+H2的混合气体，既降低了成本方便大生产，又有利于环保，保证了安全。多年的生产实践证明：本文作者采用这种方法制造SrTi03压敏—电容双功能陶瓷元件是行之有效的，而且操作非常简单。 为使SrTiO3半导体的晶界绝缘化从而获得压敏特性，本文采用在空气中低温热处理，使用一般的立式炉或
者电阻炉即可满足技术要求。显然，本文实施的方法既简便易行，成本低，也可保证产品的一致性。
3微观结构及电性能
3，1微观结构
SrTiO3半导体陶瓷的微观结构主要由半导体晶粒和绝缘化晶界组成，当材料的配方组成不同时，微观结构在形貌上会有较大的差别。
样品瓷体自然表面微观形貌采用光学显微镜观察获得。图l所示为几种不同配方系列样品的微观形貌，各种样品晶粒大小均匀、致密。晶粒是影响或决定陶瓷性质的—个重要方面。同样，晶界的作用也非常明显。图1各样品的晶界清晰，但形貌和宽窄不同，一般情况下，图1(a)样品的晶界宽，因而压敏电压较高；(c)样品由于晶界很薄结构非常致密，因此压敏电压较低，温度特性良好。
3．2电性能及对比分析
选择本文A型090样品和日本同类产品，用JH905型环形压敏电阻测试仪分别测量样品的压敏电压EiO和E1，计算α值。用2693D型LCR数字电桥测量电容C和损耗tgδ，测量频率为lkHZ，测试结果示于图2～4，图5为样品的电容c随频率的变化曲线。
由图2和图5可以看到，当产品的压敏电压相同时，本文产品的α值和电容量较高，损牦较低，频谱特性较好。基本性能都达到日本同类产品水平。将以上样品用350℃自动控温烙铁焊接，测量焊接前后的压敏电压和非线性指数的变化率；同时，对样品施加3倍于样品压敏电压的脉冲电压，间隔20s，冲击20次后测量并计算压敏电压和非线性数的变化率
样品型
样品序号
号规格
1 -0.5204 -0.0891 -1.2850 0.5803
1 2 -0.4468 -0.2773 0.0750 -1.8243
3 1.4953 -3.9655 -1.9274 0.8914
本 文
SRA090
1 -2.4825 3.7043 0.0000 -2.6996
2 -1.7054 1.8444 -0.3928 -2.0650
3 -1.1530 0.5072 -1.0109 0.0097
1 -2.0352 1.9415 0.0000 -2.9733
2 -1.0547 0.5465 -1.3889 -0.3827
3 -2.7132 3.4380 -0.9683 -1.2336
1 -0.3962 0.9055 -0.0765 2.2364
2 -0.3997 1.4007 0.0000 1.6243
3 -0.5547 1.6612 -0.3861 2.5324
日 本 TDK
SRA090
1 -0.3861 0.7029 -0.4382 2.6042
2 -0.4673 0.8509 0.0000 0.8163
3 0.0000 0.0000 0.3534 0.2213
1 -0.6124 0.2324 -0.4651 0.8480
2 -0.5133 -0.1758 -0.4732 0.8600
-0.4259 0.2024 -1.4573 0.8344
4 SrTi03压敏—电容双功能陶瓷元件的应用
SrTi03配方材料经喷雾造粒后采用干压成型，通过模具的不同而压制成为园片型和环形两种结构，由于形状不同，其用途各异。圆片型SrTi03压敏—电容双功能元件主要用于各种电路中，吸收感性负载开关浪涌，用于双向可控硅保护，用做旁路电容器等。环形压敏—电容双功能元件主要用于微电机灭弧消噪。微电机在运转时，绕组产生的逆电动势引起整流子中的杂波，这种杂波含有高频成分，严重影响音响和图像设备的工作质量。将环形元件直接焊接在整流子中，由于它的压敏特性在电机工作电压下呈高阻状态，当电机转子线圈中的电流换向而从转子线圈中释放很高的能量时，压敏电阻迅速由高阻态转变为低阻态，即处于导通状态，吸收脉冲能量从而起到抑制杂波、灭弧消噪的作用，延长电机使用寿命，保护音响和图像设备的正常运行。
微电机是现代控制技术、汽车、办公和家庭自动化及各类音像设备中不可缺少的配套部件，几乎需要电驱动的地方都需要微电机。随着电子设备向小型化和高性能化的方向发展，人们对微电机的电磁兼容性、可靠性和安全性提出了更高的要求。我国已制定了相关的国家标准、军用标准和行业标准，并于2001年发布了第一批实施强制性认证的产品，其中明确了微电机必须经过EMC认证。
微电机的拥有量代表一个国家人民生活水平及现代化的标志，日本每个家庭的微特电机拥有量从1965年的7台到2000年的100台，预计到2010年可增长到300台。随着我国改革开放的深入发展，人民生活水平的不断提高，相信微特电机在我国的潜在市场更大。 文献报导，2000年全球微特电机市场在65亿台以上，主要分布在视听、办公自动化、电动车(含汽车)、家电和空调等领域。其中日本的市场占有率最大，如表2所示。
表2 2000年世界微特电机市场分布及日本占有率
音响 电动车 家电 其它
OA (含汽车) 空调
需求量(亿台) 44 11 10 1
日本占有率 79 54 44
我国是微特电机的出口大国，2000年出口达27.26亿台，按照每年20％的增长率计算，预计2005年将达到10亿台的出口量。随着科学技术进步、社会经济发展和人类生活质量的改善，微特电机的应用领域将不断扩大。由于国际各国对安全性、节能性及电磁兼容性的十分关注与严格控制，Srt03环形压敏电阻元件如同其它EMC对策元件一样成为微特电机走向国际市场的关键配套部件，因而受到瞩目。
5 结 语
以SrTi03为主材料，掺杂Nb2O5等半导化添加剂，在高还原气氛中烧成，空气中低温热处理，制成SrTi03，压敏—电容双功能陶瓷元件，具有优异的非线性压敏特性、较大的介电常数和较低的介电损耗，以及良好的频率特性；各项电性能指标均达到目前国际先进水平，广泛用于各种电子电路的浪涌吸收和过电压保护。特别是作为微特电机的EMC对策元件，其市场前景十分诱人。随着微电机市场的迅猛发展，进一步扩大SrTi03压敏—电容双功能
元件的规模化生产势在必行。信息来源：佛山陶瓷
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