壓敏電阻器介紹和其電極制備方法

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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