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本文以正电子湮没辐射Doppler展宽谱仪、正电子湮没寿命谱仪、扫描电镜(SEM)等为实验手段，系统研究了过渡金属氧化物Fe2O3和Nb2O5掺杂分别对ZnO—Bi2O3—SnO2—Co2O3—MnO2—TiO2—Ni2O3系及ZnO—Bi2O3—TiO2系压敏陶瓷电性能和微结构的影响。根据实验结果，研究并讨论了掺杂Fe2O3和Nb2O5所引入的阳离子杂质对ZnO压敏陶瓷电性能和微结构的影响的微观作用机理。结论如下：
(1)随着掺杂Fe2O3摩尔含量的增加，在各烧结温度下ZnO压敏陶瓷的压敏电压V1mA、漏电流IL和非线性系数α随着掺杂Fe2O3摩尔含量不同而变化，并且压敏电压V1mA和非线性系数的变化趋势基本一致。
(2)Fe2O3掺杂为2.0mol％时，压敏电压、非线性系数最低；SEM照片显示其晶界结构被严重破坏，导致晶粒间界面结构不均匀，产生对压敏特性无效的晶界；EDS分析图谱表明Fe元素大部分固溶在尖晶石相中。
(3)电镜分析表明，含0.2mol％的Nb2O5样品中的平均晶粒尺寸最大，其压敏电压最低。适当控制Nb2O5的掺杂量，可以获得较低的压敏电压和较好的非线性系数。
(4)Fe2O3掺杂对ZnO压敏陶瓷的正电子湮没辐射Doppler展宽谱研究表明：随着烧结温度的升高，Fe2O3在ZnO晶格中固溶度增加，当Fe原子取代Zn原子后，正电子与3d电子湮没的概率增加。另一方面ZnO晶粒大小不同，晶界或相界数量及Fe2O3在晶界层偏析程度的差异，将引起材料中空位、微空洞及正电子湮没率的变化。由于以上两方面的原因，随着掺杂Fe2O3摩尔含量的增加，使得Fe2O3掺杂1100℃烧结的ZnO压敏陶瓷商谱的谱峰值先下降继而上升最后再下降，而1280℃烧结的ZnO压敏陶瓷商谱谱峰值先上升再下降。
(5)Fe2O3掺杂ZnO压敏陶瓷的正电子寿命谱研究表明：正电子会被锌空位和微空洞捕获。随着掺杂Fe2O3摩尔含量的增加，使得Fe2O3掺杂1100℃烧结的ZnO压敏陶瓷平均寿命τM先上升继而下降最后再上升，而1280℃烧结的ZnO压敏陶瓷平均寿命τm先下降再上升。
(6)对1200℃烧结的Nb2o5掺杂ZnO压敏陶瓷，随着Nb2o5摩尔含量的增加，ZnO压敏陶瓷的正电子Doppler商谱谱峰值先上升再下降。
(7)随着掺杂Nb2O5摩尔含量的增加，ZnO压敏陶瓷中锌空位浓度先减少后增加。随着烧结温度的升高，起初，晶粒长大使得由3—4个晶粒围成的微空洞的开空间增大，而其浓度下降。随着ZnO晶粒进一步长大，部分原子迁移到微空洞，导致微空洞的开空间变小，浓度上升。随着掺杂Nb2O5摩尔含量的增加，经1200℃烧结ZnO压敏陶瓷平均寿命τm先下降再上升。