CN104649661B - 一种共掺杂TiO2压敏陶瓷的方法、共掺杂TiO2压敏电阻及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法、共掺杂TiO₂压敏电阻及其制备方法，属于电器元件及其材料制造技术领域。首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，然后混合物料湿磨、干燥、过筛后造粒、造粒后继续过筛、再将粉料压制成小圆片；将小圆片加热排胶，再热烧结冷却到室温制备得到（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏陶瓷；该压敏陶瓷表面加工、被电极、烧银后封装得到（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏电阻。本发明提高了TiO₂系压敏陶瓷电阻的性能。

Description

一种共掺杂 TiO 2 压敏陶瓷的方法、共掺杂 TiO 2 压敏电阻及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法、共掺杂TiO₂压敏电阻及其制备方法，属于电器元件及其材料制造技术领域。

背景技术

TiO₂压敏电阻是八十年代国外率先研究发展起来的。TiO₂压敏电阻具有低压敏电压和高介电系数双优特性，耐浪涌能力也很强，工艺简单，不需在高温下还原烧成，省去热处理，可以在大气中一次烧成，使成本大大降低，是一种很有发展前途的复合功能电阻元件。

国内外做的比较成熟的压敏陶瓷电阻主要是ZnO和SrTiO₃这两类，他们的制作工艺比较复杂，尤其是在SrTiO₃的气氛控制、ZnO复杂的烧结曲线等方面。不仅工艺复杂，成本比较高，而且其使用范围有限。

目前，对TiO₂压敏电阻生产方法的研究主要有稀土掺杂、受主掺杂和施主掺杂等方面。如有不少人提出用Sr做受主掺杂来改变其压敏电压和非线性系数，或通过La做施主掺杂等等。但是这些方法制作的样品普遍都存在压敏电压较高，非线性系数较低的缺点，而且这些样品在性能要求上没有使较低的压敏电压和较高的非线性系数两者统一。因此，需要有新的、性能好的TiO₂压敏陶瓷电阻，以使其特有的优越的电性能更好地为工业所利用。

专利申请号为“2005100107565”、名称为纳米改性制造TiO₂压敏陶瓷材料的方法及应用此方法制造的TiO₂压敏陶瓷电阻，将TiO₂加上从一组掺杂元素Nb、Si、La、Mn、Y、Sr、Zn、纳米TiO₂中任选的氧化物粉组成的混合原料，经磨细、干燥、造粒、烧结后制备得到TiO₂压敏陶瓷材料，该压敏陶瓷材料进行表面加工后，电极烧银、封装得到TiO₂压敏陶瓷电阻。但是该专利依然存在非线性系数较低的缺点。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题即不足，本发明提供一种共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法、共掺杂TiO₂压敏电阻及其制备方法。本发明采用（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂制备压敏陶瓷和压敏电阻，简化压敏陶瓷电阻的制作工艺，提高TiO₂系压敏陶瓷电阻的性能，本发明通过以下技术方案。

一种共掺杂TiO₂压敏陶瓷，该（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

一种共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后造粒、造粒后继续过筛、再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后进行排胶30min，再在1050~1300℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷。

该压敏陶瓷材料的压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

当烧结温度为1250℃时，TiO₂压敏陶瓷材料性能最优，其压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数 为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2。

一种共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后造粒、造粒后继续过筛、再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后进行排胶30min，再在1050~1300℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

上述步骤2中造粒是将过筛后的粉料加入适量的PVA水溶液，待形状如鱼鳞状即为混合均匀，再过筛，然后预压成块，打碎，再次过40目标准筛。

上述步骤3中排胶过程为将PVA排出的过程。

一种共掺杂TiO₂压敏电阻，所述该电阻压敏电压V_1mA为15.8～26.5V/mm，非线性系数为6.9～12.8，漏电流I_L为10.6～14.5μA，介电常数为（3～5.5）×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2～0.5。

该电阻具有电容－压敏双功能特性，其压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

本发明的有益效果是：（1）本方法中制备压敏陶瓷和压敏电阻过程中，GeO₂是半导体，若Ge⁴⁺替代Ti⁴⁺，将有助于晶粒半导化和降低压敏陶瓷的E_1mA；Ge⁴⁺和Ge²⁺的离子半径分别为53pm和73pm，Ti⁴⁺和O^{2 ～}的离子半径分别是68pm和140pm，Ge⁴⁺较Ti⁴⁺ 的离子半径略小，但价态相同，Ge⁴⁺可能取代Ti⁴⁺生成GeO₂，也可能进入晶格间隙成为间隙离子，从而增加晶粒的半导化程度或导电性，降低E_1mA。GeO₂与Ge加热至1000℃左右，可生成GeO。Ge²⁺半径较Ti⁴⁺大，存在空电子态的Ge²⁺在晶界偏析，增加晶界态密度，从而提高晶界势垒高度和非线性系数；Ge熔点937.4℃，GeO₂熔点1115℃，金红石型TiO₂熔点1850℃、掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；（2）本发明制备得到的压敏电阻具有电容－压敏双功能特性，其压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势，由于掺杂元素分布均匀，电阻稳定性好，电参数值有显著改进的优点。

附图说明

图1是本发明实施例1、2、3、4、5、6制备得到的压敏电压压敏电压V、非线性系数α随烧结温度T的变化关系图；

图2是本发明实施例1、2、3、4、5、6制备得到的压敏电压与介电常数ε、介电损耗tanδ随烧结温度T的变化关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到一定粒度而且均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热（在电阻炉中）到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1050℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷。

上述压敏陶瓷材料的压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

该共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热（在电阻炉中）到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1050℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏陶瓷。

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

该共掺杂TiO₂压敏电阻，所述该电阻压敏电压V_1mA为26.5V/mm，非线性系数为6.9，漏电流I_L为14.5μA，介电常数为3×10⁴，介电损耗值tanδ为0.5。当烧结温度为1250℃时，TiO₂压敏陶瓷材料性能最优，其压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2，如图1和2所示。

该电阻具有电容－压敏双功能特性，其压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

实施例2

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1100℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷。

上述压敏陶瓷材料的压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

其中当烧结温度为1250℃时，TiO₂压敏陶瓷材料性能最优，其压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2。

该共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1100℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

该共掺杂TiO₂压敏电阻，所述该电阻压敏电压V_1mA为24.5V/mm，非线性系数为7.5，漏电流I_L为14.2μA，介电常数为4×10⁴，介电损耗值tanδ为0.35，如图1和2所示。

实施例3

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1150℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

该压敏陶瓷材料的压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

当烧结温度为1250℃时，TiO₂压敏陶瓷材料性能最优，其压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2。

该共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1150℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

上述步骤2中造粒是将过筛后的粉料加入适量的PVA水溶液，待形状如鱼鳞状即为混合均匀，再过筛，然后预压成块，打碎，再次过40目标准筛。

该共掺杂TiO₂压敏电阻，所述该电阻压敏电压V_1mA为18.6V/mm，非线性系数为9.3，漏电流I_L为12.8μA，介电常数为4.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.4，如图1和2所示。

该电阻具有电容－压敏双功能特性，其压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

实施例4

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1200℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

该压敏陶瓷材料的压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

当烧结温度为1250℃时，TiO₂压敏陶瓷材料性能最优，其压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2。

该共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1200℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

上述步骤2中造粒是将过筛后的粉料加入适量的PVA水溶液，待形状如鱼鳞状即为混合均匀，再过筛，然后预压成块，打碎，再次过40目标准筛。

该共掺杂TiO₂压敏电阻，所述该电阻压敏电压V_1mA为16.3V/mm，非线性系数为11.2，漏电流I_L为11.6μA，介电常数为4.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.35，如图1和2所示。

该电阻具有电容－压敏双功能特性，其压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

实施例5

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1250℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

该压敏陶瓷材料的压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

当烧结温度为1250℃时，TiO₂压敏陶瓷材料性能最优，其压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2。

该共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1250℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

上述步骤2中造粒是将过筛后的粉料加入适量的PVA水溶液，待形状如鱼鳞状即为混合均匀，再过筛，然后预压成块，打碎，再次过40目标准筛。

该共掺杂TiO₂压敏电阻，所述该电阻压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2，如图1和2所示。

该电阻具有电容－压敏双功能特性，其压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

实施例6

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

该共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1300℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

该压敏陶瓷材料的压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

当烧结温度为1250℃时，TiO₂压敏陶瓷材料性能最优，其压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.8，漏电流I_L为10.6μA，介电常数为5.5×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2。

该共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；掺杂Ge可同时起助烧剂作用，降低烧结温度；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后（放在干燥箱里80℃烘干，然后过320目标准筛）造粒（将干燥后的粉料按质量比为粉料：PVA水溶液（质量浓度8%）=5:1加入PVA水溶液，形状如鱼鳞状即表示混合均匀时，再过40目标准筛，用50MPa压力预压成块，然后打碎，再次过40目标准筛），得到均匀分布的粉料，再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片（φ＝13mm，d＝1.5mm）；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后保温30min，将加入的有机塑化剂排出，再在1300℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

上述步骤2中造粒是将过筛后的粉料加入适量的PVA水溶液，待形状如鱼鳞状即为混合均匀，再过筛，然后预压成块，打碎，再次过40目标准筛。

该共掺杂TiO₂压敏电阻，所述该电阻压敏电压V_1mA为15.8V/mm，非线性系数为12.6，漏电流I_L为11.3μA，介电常数为5.0×10⁴，介电损耗值tanδ为0.3，如图1和2所示。

该电阻具有电容－压敏双功能特性，其压敏电压和漏电流随着烧结温度的升高而降低，非线性系数和介电常数随着烧结温度的升高而增大，介电损耗随烧结温度的升高呈降低的总趋势。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后造粒、造粒后继续过筛、再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后进行排胶30min，再在1050~1300℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷。

2.一种如权利要求1共掺杂TiO₂压敏陶瓷的方法制备得到的共掺杂TiO₂压敏陶瓷，其特征在于：该（Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃）共掺杂TiO₂压敏陶瓷包括以下质量百分比组分：Ge0.3%、GeO₂0.9％、V₂O₅和Y₂O₃各占0.5％，剩余为TiO₂。

3.一种共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤1、首先将Ge、GeO₂、V₂O₅、Y₂O₃加入到TiO₂中得到混合物料，该混合物料中Ge占混合物料摩尔百分比0.3%，GeO₂占混合物料摩尔百分比0.9％，V₂O₅和Y₂O₃各占混合物料摩尔百分比0.5％；

步骤2、将步骤1制备得到的混合物料放置在球磨罐中，加入水和酒精球磨混合8h，将球磨后的混合物料干燥、过筛后造粒、造粒后继续过筛、再用150MPa的压力将粉料压制成小圆片；

步骤3、将步骤2得到的小圆片逐渐加热到600℃后进行排胶30min，再在1050~1300℃加热烧结并保温3h，最后将烧结好的烧结体冷却到室温，最终制备得到共掺杂TiO₂压敏陶瓷；

步骤4、将压敏陶瓷进行表面加工，然后被电极，在600℃下烧银，经测试后封装，得到共掺杂TiO₂压敏电阻。

4.一种如权利要求3所述的共掺杂TiO₂压敏电阻的制备方法制备得到的共掺杂TiO₂压敏电阻，其特征在于：所述该电阻压敏电压V_1mA为14.7～26.5V/mm，非线性系数α为6.9～12.8，漏电流I_L为10.6～14.5μA，介电常数为（3～5.5）×10⁴，介电损耗值tanδ为0.2～0.5。