利用共沉粉末製備氧化鋅變阻器之研究

Abstract

本實驗結果與討論, 吾人可得以下諸點結論: 吾人已可成功地以共沉方法制備出分佈均勻的氧化鋅近環形粒子, 並能使氧化鋅的沉 澱量提高。以尿素為沉澱劑合成的氧化鋅粒徑約為0.8μm; 以正–丁胺為沉澱劑合成 的氧化鋅粒徑約0.6μm。兩者均小於1 μm 。而H O ╱MeOH 的比值會影響氧化鋅形 態和沉澱率。以H O ╱MeOH＝1‾1的比率為最佳, 在溫度控制方面, 以80℃反應溫 度為最佳。經TEM, ASE, FTIR和X-ray 等儀器的測試, 證明此種粉體為製備氧化鋅變 組器理想的粒子。 合成氧化鋅粉末的 燒, 經FTIR一連串的測試結果, 以 燒溫度為800 ℃, 持溫時間 為2 小時的條件為最佳。能完全除去殘余的有機物。 燒結時之昇溫速率對變阻體之α值和崩潰電壓無顯著的改變和影響, 故採用30℃╱mi n 的昇溫速率。而降溫速率對α值和崩潰電壓有明顯的改變, 以4 ℃╱min 的降溫速 率製成之變阻體會達到較佳之物理性質。 燒結溫度以1100℃和1150℃制成之變阻體的α值比1200℃和1250℃的α值高。持溫時 間也以2 小時, 3 小時, 4 小時, 有較高的α值, 這是因為低溫燒結能使尖晶石相和 氧化鋅晶粒適當成長, 能有較高α值; 而高溫燒結使尖晶石相成長太大, 鉍在高溫也 會產生揮發損失問題, 氧化鋅晶粒也成長太大, 且在高溫時因氧化鋅是合成的, 其化 學計量為1﹕1會因可能的鋅損失而有所改變。以上的原因均不利於得到高α值。本實 驗試片的崩潰電壓從1000V 至600 V 均有。如想得到較低的崩潰電壓650V至700V之間 , 用高溫燒結、持溫時間短, 其α值就較差; 如採用低溫燒結、持溫時間長, 在相同 的崩潰電壓, 其α值就較高。 正–丁胺合成的氧化鋅粉末所製備變阻器要比尿素合成的氧化鋅粉末所製備變阻器的 α值高, 此乃前者粉體的均勻度、球形度較後者為佳。且粒徑也較小。 本研究的目的在獲得變阻器之高非線性係數α值。吾所製備的變阻器其α值均很高, 其值在100 以上比起一般文獻所報導之α值在25∼50之間, 高出很多。主要因素在於 能合成製備出高均勻度、近球形的高純度氧化鋅粉體。再加上在所製備變阻器的過程 對每個步驟, 均細心探討研究, 找出最佳條件。綜合所有步驟最好條件, 才製備出α 值, 在100 以上的變阻器。 本研究的變阻器其漏電流值從3.0μA∼15μA 之間, 一般文獻所報導之漏電流值約在 20μA 左右, 本變阻器之漏電流損失較少。