梁温馨，赵洪峰，康加爽，王 昊，周远翔，谢清云

(1.新疆大学 电气工程学院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室，新疆 乌鲁木齐 830046； 2.西电避雷器有限责任公司，陕西 西安 710200)

0 引言

二氧化锡(SnO2)是具有金红石晶体结构的n型半导体。因为SnO2表面扩散(在低温下)和蒸发冷凝(在高温下)，该材料的致密化较低，常被应用于气敏元件[1]。PIAONAO等[2]用CoO作为致密剂，研制出SnO2基压敏陶瓷，使其成为ZnO压敏陶瓷的热门候选者。后续又发现ZnO、MnO2、CuO、Li2O3等也可以充当SnO2的致密剂。其中CoO、ZnO、MnO2在作为SnO2的致密剂的同时，也充当着受主掺杂剂的作用[3-5]，且可以固溶于SnO2晶粒中，产生受主缺陷离子，促进势垒的形成，提升压敏陶瓷的电学性能。根据已有研究发现， SnO2-ZnO基压敏陶瓷的非线性和电压梯度普遍偏低，而SnO2-MnO2基压敏陶瓷的电压梯度则很高[6-7]。本文将不同量的MnO2以部分替代ZnO的方式加入到SnO2-ZnO-Ta2O5基压敏陶瓷中，研究MnO2和ZnO共同掺杂对SnO2压敏陶瓷微观结构和电学性能的影响。

1 实验

1.1 SnO2-ZnO-MnO2-Ta2O5(SZT)压敏陶瓷的制备

SnO2压敏陶瓷的组成为：x(SnO2)= 98.95%,x(ZnO)=(1-X)%,x(MnO2)=X%(其中X=0,0.25,0.5,0.75，摩尔分数),x(Ta2O5)=0.05%。严格按照w(球石)∶w(原料)∶w(去离子水)=2∶1∶1的质量比配置，先用一半去离子水稀释质量分数为4.5%的聚乙烯醇(PVA,作为粘合剂)，加入到原料中混合搅拌，再用另一半去离子水稀释质量分数为3.3%的分散剂，同样加入到原料中混合搅拌，放入行星球磨机中以600 r/min的转速处理8 h，最后在65 ℃的电烘箱中干燥10 h。将干燥后的粉料碾碎，过100目筛。在压力为100 MPa条件下，将颗粒粉末压制成直径30 mm、厚2.5 mm的圆盘。将圆盘放入马弗炉中，在空气中以2 ℃/min从室温升至1 300 ℃时烧结2 h，再以5 ℃/min降至室温。……