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ZnO压敏电阻由于具有优良的非线性特性、大的浪涌吸收能力以及较高的工作稳定性而在电子、电力领域得到了迅速发展和广泛应用。对大通流容量和高性能的发展要求,是近期压敏电阻的研究热点和未来主要发展方向。论文系统地研究了ZnO压敏电阻界面态、界面电输运机理和大通流下压敏电阻的蜕化现象。对纳米材料、微波等离子烧结和烧结过程氧的影响关系等方面,取得了以下理论和实际应用方面的研究结果。 论文首先对ZnO压敏电阻空间电荷限制电流、隧穿等现有导电机理分析基础上,研究掺杂材料和氧在界面造成的缺陷,利用光电子能谱(XPS)、阴极荧光谱(CL)对压敏电阻界面陷阱进行分析,证实陷阱态模型并分析陷阱能级分布。通过泊松(Poisson)方程推导出界面空间电荷模型,通过大通流下压敏电阻的蜕化过程分析,讨论提高压敏电阻大通流对陶瓷均匀性、晶粒粒度分布等的要求,提出论文实验研究方向。 论文对ZnO压敏电阻原材料制备、掺杂工艺对器件电性能和抗蜕化能力影响研究。阐述了三种材料制备或掺杂工艺:(1).溶胶-凝胶法均相共沉制备纳米复合材料;(2).直流电弧等离子方法制备纳米氧化铋材料:(3).部分掺杂材料采用硝酸盐“液相掺杂”。实验通过波分色散谱(WDS)、TEM、SEM、XRD分析手段和电压-电流电性能测试对纳米材料及制备、压敏电阻微观结构、晶相、富Bi相液相烧结特点电性能进行表征和分析,综合评价三种方法工艺成本优缺点,获得了漏电流小(1.3μA),通流能力大(6000A/cm~2)器件。解释了纳米材料制备的压敏电阻电蜕化过程。 为提高烧结效率,缩短烧结时间,对压敏电阻常规微波烧结和微波等离子体烧结过程进行了分析研究,从Kelvin理论、瓷体烧结收缩率、微观形貌和压敏电阻非线性系数等方面比较了常规微波烧结与微波等离子烧结方式烧结ZnO