随着我国特高压输电线路的发展,电力系统对于避雷器的要求越来越高,氧化锌(ZnO)压敏电阻作为避雷器的核心元件,其电气性能决定了避雷器的过电压保护水平。ZnO压敏电阻具有优良的非线性特性,研究发现,在晶界处形成的双肖特基势垒是引起ZnO压敏电阻非线性特性的主要原因。本文从晶界的角度对ZnO压敏电阻的非线性特性进行深入研究,首先,利用溶液流延法制备出含有多种金属氧化物的中间层薄膜,并通过对烧结温度、保温时间、温升速率、冷却速率进行分析,确定试样烧结方案,制备得到仅具有一个晶界结构的ZnO压敏电阻试样---单晶界ZnO压敏电阻,测试结果表明,制备的试样呈现两个晶粒一个晶界的“三明治结构”,同时试样具有一定的非线性特性。其次,建立了考虑晶界结构变化的双极性载流子输运模型。在计算过程中,用平板电极模型对ZnO晶界结构进行了分区处理,通过泊松方程计算得到ZnO晶界的电场分布,根据载流子迁移规律计算得到载流子迁移速度,利用传导方程描述在电场作用下的离子迁移过程,进一步仿真得出ZnO晶界内部空间电荷分布随时间变化的关系曲线。最后,基于双极性载流子输运模型,对ZnO晶界内部载流子迁移规律进行仿真模拟,从加压时间、环境温度、耗尽层密度三个方面,对晶界内部空间电荷分布、肖特基势垒高度、晶界泄漏电流进行了系统的研究,为深入开展与ZnO压敏电阻相关的导电机理、老化机理和性能改进方面的研究提供了重要的理论支持。