[原创]ZnO压敏电阻的组分及其微观结构

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[watermark]2  ZnO压敏电阻的组分及其微观结构
1．2．1  ZnO压敏电阻的组分
用于压敏电阻器的ZnO半导瓷大都是用ZnO作为主要成分，并加入少量添加剂组成。按所加添加剂的不同，工业用ZnO压敏电阻可以分为两大类[7]：一类是加入Bi2O3、MnO2、Sb2O3、TiO2、Co2O3等的氧化锌压敏瓷，称为ZnO- Bi2O3系（简称Bi系）。实验证明，这两类氧化锌压敏瓷具有相同的基本微观结构，都是由n型半导体的ZnO晶粒和含杂质偏析的晶界所构成的多晶结构。对于每一种添加剂所起的作用，已经有不少论文和文章进行研究[5-10]，归纳总结，有以下相关结论：
（1）ZnO：构成主晶相。绝大多数ZnO压敏电阻中的ZnO的含量在90mo1%以上，其电导率及热容量的大小对ZnO压敏电阻的通流量有很大影响。
（2）Bi2O3和pr2O3：偏析于晶界形成晶界层，俘获受主杂质，形成Scbottky势垒，、、、、、、产生非欧姆特性。
（3）Sb2O3：与ZnO形成尖晶石相，作为第二项能抑制经理生长，提高单位厚度的压敏场强及回升电压，并能提高非线性系数，抑制漏流。
（4）TiO2：是一种晶粒生长促进剂，TiO2能促进晶粒生长，降低压敏场强。
（5）MnO2和Ni2O3：能有效提高界面电荷密度，增加势垒高度，提高非线性系数。
（6）Co2O3：提高表面电荷密度，增加势垒高度，提高非线性系数，但Co2O3的掺入，减少了失主密度，降低了ZnO晶粒体的电导率从而提高了回升电压。
（7）Cr2O3：提高材料的稳定性，同时也提高了单位厚度的压敏场强。
（8）A12O3、Ga2O3、In2O3：作为施主杂志能提高晶粒体内的载流子浓度，降低回升电压，增加非线性系数。
1．2．2   ZnO压敏电阻的微观结构
ZnO半导瓷微观结构的总图象是：以主晶相ZnO晶粒为母体，在粒间分布着富铋相的粒间层，而尖晶石相及焦绿石相以微细弥散的晶粒形式分布于以富铋相为主的粒间层中。
在ZnO压敏电阻器的研究早期，曾将ZnO半导瓷的微观结构设想为富铋的粒间相紧密地包封着陶瓷中的每一个ZnO晶粒。即认为富铋粒间层形成连续相，而ZnO晶粒则弥散于连续的晶粒相之中，如图1-2（a）所示[11]。并估计出粒间层平均厚度在20-200mm之间。但经过近几年来一系列高分辨率电子显微镜及其它新型的微观分析技术的观测研究，证明这种微观结构模型并不符合真实情况，在许多情况下，ZnO晶粒之间的粒间层的厚度小于1-2mm有时甚至观测不到粒间层，即ZnO晶粒与ZnO晶粒直接接触。
ZnO半导瓷微观结构的近代模型[12]认为，富铋粒间相主要存在于多个ZnO晶粒所构成的多晶粒结中，如图1-2（b）所示。ZnO-ZnO晶粒接触可分为三个区域：
A区：这里有一层厚度的晶界相，它是多晶粒顶角部位，在该区域可能有尖晶石相，富铋相以及各种杂质相互作用所形成的无定形相存在。
B区：有一层薄的晶界层，它的电阻比晶粒高的多，这就形成了一个SIS异质结。
C区：此区不存在晶界层，在ZnO晶粒间只存在极薄的一层富铋偏析相，可视为SS均质结。
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通天雷神

如果是在1986年以前，这样的看法还可以。要是在那以后，这样的看法……嘿嘿。

近期我会写一部连载的论文，主要阐述这些问题。论文在校稿。

marchile

通天，你好
好长时间没见你了，把你的好东东快点拿出来，让我尝尝。

通天雷神

第一部分已经去印了。很快的。在《防雷技术》上。

通天雷神

敬请关注斑竹在2004年10月《防雷技术》上发表的《氧化锌压敏电阻器制造》第二部分《氧化锌压敏电阻器材料特性与配方研究[1]》。

南气防雷人

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