压敏电阻是电工材料领域最为重要的陶瓷材料之一,它对当今社会科学技术的发展具有极其重要的推动作用,尤其在电力系统领域。自上个世纪60年代末以ZnO压敏材料为代表的压敏瓷首次问世以来,从而引起了人们的极大关注,到80年代后期经过科研人员的潜心研究和大量实验论证从而使得人们对认识和了解现代压敏瓷内部微观结构及导电机理有了一成套相关理论。SnO₂压敏陶瓷是近年来新发现的一种陶瓷材料,这种新的陶瓷材料与ZnO相比具有很大的优势,而这些巨大的优势正是目前ZnO压敏瓷的缺陷,同时也是电力系统对压敏瓷的基本需求。如今SnO₂压敏瓷与ZnO的电学特性还有很大差距,仍处在研发阶段,因此本文的研究将在前人研究的基础上进行进一步的改进研究,以期进一步的提高SnO₂压敏瓷的电气特性。首先本文先对SnO₂压敏瓷的制备工艺进行探索研究。对于压敏电阻来说,一方面配方决定上线,工艺决定下线,二者相辅相成。本文在工艺探索期间采用较为成熟三元体系:SnO₂-Co O-Cr₂O₃上确定了适合于SnO₂而区别于ZnO压敏电阻的陶瓷制备工艺,然后再以此工艺为基础进行掺杂改性研究。首先通过分别研究在三元体系中添加一定量的Mn₂O₃和Y₂O₃受主添加剂用于改善SnO₂晶界上肖特基势垒的形成,以此来达到提高SnO₂压敏电阻的非欧姆特性的目的,从实验的结果来看,Mn的掺杂对SnO₂非线性系数的提升相比Y来说更为明显,而Y掺杂的显著作用在于对电压梯度的贡献要明显的高于Mn,除此之外Mn和Y的掺杂对泄漏电流都有一定的抑制作用,可见这两种元素对于SnO₂压敏电阻的综合电气特性都有一定的改善效果。对于SnO₂压敏电阻的制备体系来说,三价受主元素的掺杂的作用在于能够产生一定量的缺陷有助于势垒的形成,从而有助于压敏电阻非欧姆特性的形成,而这些主要体现的是压敏电阻在小电流区的特性,而对于在电力系统当中应用的金属氧化物避雷器来说,不仅要求其具有较高的非线性特性更重要的是要求其具有更高的保护特性,而保护特性的好坏直接取决于压敏电阻的残压特性。因为施主元素的引入能够产生大量的自由电荷从而可以在很大程度上抑制残压水平。因而,在上述受主掺杂形成的较优配方的基础上,再分别研究掺杂一定量的Nb和Sb,从施主Nb和Sb掺杂获得的SnO₂压敏电阻的电气特性来看Nb的引入对于残压比具有一定的抑制作用,而Sb的掺杂相比之前的Mn掺杂的效果来看如电压梯度上下浮动较小,而带来的缺陷是非线性系数有所降低,泄漏电流有所增大,其中残压比降低的幅度要比Nb掺杂的效果要明显一些;另外,Nb的引入能够降低Y掺杂引起压敏电阻电压梯度过高的现象,同时泄漏电流也得到了一定的抑制,而非线性系数的波动不大。最后一部分主要是借鉴了液相掺杂在ZnO压敏电阻中产生优异效果的研究思路,重点讨论了液相掺杂剂Al₂O₃的掺杂对于SnO₂压敏电阻电学特性的影响。从实验结果来看,尽管获得了Al的最优掺杂量,但从获得的电气特性来看与固相掺杂的结果仍有很大差距,所以液相Al的掺杂用于改善SnO₂压敏电阻电气特性的效果要次于固相掺杂。总之,在上述工艺改善的基础上获得了综合电气特性较为良好的SnO₂压敏电阻的制备配方。