信息材料陈娇娇（精品）

1、zno压敏材料班级：材料0803学号：1101080304姓名：陈娇娇摘要：zno压敏材料是一种多功能新型陶瓷材料，它是以zno为主体，添加若 干其他氧化物改性的烧结体材料.其非线性（即非欧姆特性）优良、响应吋间快、 通流容量大、漏屯流小、造价低廉，广泛应用于抑制电力系统雷电过电压和操作 过电压、防ll静电放电、抑制电磁脉冲、抑制噪声等领域.近年来，人们对zno压 敏材料的非线性功能添加剂和制备工艺进行了一系列的研究工作以探讨添加剂 和制备工艺对zno压敏材料的结构和电性能的影响.随着基础研究的不断深人 和制备工艺的不断改进，zno压敏材料的屯性能有可能得到进一步改善，应用 领域会不断扩大下文

2、概述了 zno压敏材料的导电机理，制备以及zno压敏材料 的基本特性，总结了 zno压敏材料的应用及其展望.1. zno压敏材料的导电机理研究zno压敏材料的导屯机理一直是众多学者研究的焦点，虽然已经提出很多种模 型来试图解释zno压敏材料的导电机理，但尚无一个比较完整的模型.这一方面 是由于zno晶粒间的显微结构不易准确检测；另一方闻其导电过程不易精确模拟. 1971年mmatsuoka首先提出空间电荷限制电流模型，该理论可用来解释添加物 对非线性的影响，但它不能充分解释高的非线性区域内伏安特性山线小的温度依 赖性.1975年levinson等报道了在击穿电压以上的区域观察到高度的非线性，

3、而这种特性对应于晶界层中的一个隧穿过程，从而由伏安特性曲线和它的温度依 赖性的实验结果导川了晶粒界面层隧穿过程模型，但此模型尚元法解释添加物的 效应及伏安特性曲线的不对称老化现象 1977年，p r emtage等提出有异质结的 肖特基势金隧穿模型.该模型适用于解释伏女特性曲线、它的温度依赖性以及添 加物的效应1979年,g d mahan提出了双肖特基势垒模型.其后k eda提出更 完善的双肖特基势金模型，这是冃前用得最多且被广泛接受的模型.该模型根扌居 隧穿机制可充分解释伏安特性曲线的温度特性、添加物的效应、介电性能、瞬态 导电现象、电容的偏压特性以及伏女曲线的老化.其局限性在于不能解释晶

4、界层 的作用以及为何bi203晶相强烈影响直流负荷下的老化等问题.2. zno薄膜的制备口前最普遍采用的牛长zno薄膜的方法是溅射法（包括直流溅射、射频磁控溅 射以及反应溅射）。与溶胶凝胶和化学气相沉积相比，磁控溅射是个史好的方 法，因为它具有价格低、方法简单、制备温度低等特点。采用分子朿外延法生长 zno薄膜的最人的优势是它可以精确的控制生长参数，并h可以通过rheed 对zno层的生长进行实吋的监控。在众多的方法屮，化学气相沉积法被广泛采 用，不仅是因为它能够制备高质量的薄膜，还因为它能够制备人尺寸的薄膜，这 种方法被广泛地应用到制备以gan为基础的光电器件所需的外延薄膜上。3. zno压

5、敏材料的基木特性zno压敏材料具有优良的非线性、大的通流能力和快的响应时间（ns级）.zno 压敏材料的非线性类似于齐纳二极管，参见图1所示与齐纳二极管不同的是它 能对两个方向的过电压等同地抑制，相当于两只背靠背的齐纳二极管在电压达 到击穿电压以前，zno压敏材料表现为由晶界阻抗所确定的具有高阻值的线性电 阻性质一旦电压超过就成为导体，表现为由晶粒和晶界共同确定的具有低阻值 的非线性电阻性质非线性系数a愈大，则保护性能愈好，对稳压元件来说则是 电压稳定度越高.当zno压敏电阻作为过电压保护元件使用时，在电压超过击穿 电压后流过的浪涌电流通常很大，以致即使是主要由晶粒阻抗确定的电阻值极 低，其残

6、余电压仍可能达到相当高的数值，表现为伏安特性曲线出现一电压回升 区，显然，作为过电压保护元件使用时，希望其非线性好.4. zno压敏材料的应用zno压敏材料在诸多方而都冇不少应用，不管是在衬底材料、光电方而、压敏、 气敏、压电等方面的用途都非常广泛，另外zno压敏材料在过电压保护方面的应 用尤为突出。用zno压敏材料制成的zno避雷器，可以用于雷电引起的过电压和 电路工作状态突变造成电压过高过电压保护主要用于大型电源设备、大型电机、 大电磁铁等强电应用中，也可用于一般电器设备的过电压保护.zno压敏电阻在 强电应用中的实例是用在电力输配系统.在这类强电应用中，需要人的电涌抑制 器维持上兆伏的电

7、力系统的正常工作，并能吸收上兆焦耳的瞬时能量，这需要大 体积的电阻器才能满足这种要求一个大电站的避雷器含有几百个体积大于100c 旷的z凶电阻器圆片.zno压敏电阻器在弱电领域的应用也十分广泛例如，防止 录音机、录像机的微电机的电噪声，彩色电视机的显象管电路放电的吸收，防护 半导体元件的静电，小型继电器接点的保护，汽车用发电机异常输出功率电压的 吸收，电子线路上抑制尖峰电压和电火花，在开关浪涌保护、可控硅整流器保护 等特殊电路中用作稳压元件等.5. 未来展望虽然目前zno压敏材料的技术研究已经比较成熟，但是仍有一些有待开发及解决 的问题。（1）目前对zno的研究主要是集中于大尺寸体单晶的制备（

8、用于衬底材料） 及新型纳米材料及器件的开发与应用方而。对于体单晶的制备，口前日本、美国、 俄罗斯在这方面的研究较为突出，制备出了大尺寸、高质量的单晶，我国在此方 面的研究相对滞后。（2）另外该材料尚缺乏一个比较成熟的理论模型以解释其导电机理和老化机 理.zno压敏电阻器的发展方向是片式叠层化、低压化和对其基础理论的深入研（3）目前捉高非线性系数改善组织均匀性提高通流能力，是发展冇引线低压zno 压敏电阻必须解决的问题。在片式无引低压线压敏电阻发展方面，新溶胶-凝胶 法制备粉体也是一种值得重视的方法。最后我认为zno是一种宽禁带直接带隙半导体材料，烧结的zno陶瓷具有优 良的导电性能。在zno陶瓷中掺杂对陶瓷的晶粒生长和电学特性产生非常大的影 响。所以我们可以利用不同的掺杂