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低(dī)压ZnO压敏電(diàn)阻的(de)特(tè)性(xìng)與(yǔ)晶界的(de)结構狀态有(yǒu)密切(qiè)關(guān)系(xì),關(guān)于压敏電(diàn)阻的(de)顯微结構,人(rén)们(men)也(yě)以Bi系(xì)ZnO压敏電(diàn)阻为(wèi)基礎,建立了(le)不(bù)同(tóng)的(de)模型進(jìn)行研究,如(rú)微電(diàn)阻模型,即将压敏電(diàn)阻等效为(wèi)包(bāo)含在(zài)多晶材料中(zhōng)的(de)分(fēn)立的(de)晶界,還(huán)有(yǒu)運用(yòng)薄膜技術(shù)制造的(de)單结等来(lái)模拟ZnO
压敏陶瓷的(de)顯微结構材料中(zhōng)主要(yào)的(de)相是(shì)半導化(huà)的(de)ZnO晶粒(lì),許多ZnO晶粒(lì)直(zhí)接接触,晶粒(lì)間(jiān)沒(méi)有(yǒu)其(qí)它(tā)相,形成(chéng)了(le)双(shuāng)ZnO-ZnO晶界(同(tóng)質(zhì)结)。由于Bi等大(dà)尺(chǐ)寸(cùn)離子在(zài)晶界偏析,改變(biàn)了(le)晶界的(de)结構,電(diàn)流通(tòng)过(guò)这(zhè)些晶界,这(zhè)些晶界稱为(wèi)電(diàn)活性(xìng)晶界,電(diàn)活性(xìng)晶界是(shì)決定(dìng)压敏電(diàn)阻性(xìng)質(zhì)的(de)關(guān)键。在(zài)三个(gè)晶粒(lì)的(de)交界處(chù),有(yǒu)时(shí)在(zài)两(liǎng)个(gè)晶粒(lì)(可(kě)能(néng)有(yǒu)特(tè)殊取(qǔ)向(xiàng))之(zhī)間(jiān),存在(zài)粒(lì)間(jiān)相,粒(lì)間(jiān)相在(zài)導電(diàn)过(guò)程中(zhōng)大(dà)多是(shì)電(diàn)學(xué)非(fēi)活性(xìng)的(de)。該相主要(yào)包(bāo)括各(gè)種(zhǒng)添加物(wù)形成(chéng)的(de)化(huà)合物(wù)。陶瓷材料中(zhōng)的(de)所(suǒ)有(yǒu)成(chéng)分(fēn)都可(kě)以溶解(jiě)在(zài)粒(lì)間(jiān)相中(zhōng),在(zài)燒结过(guò)程中(zhōng),晶粒(lì)交界處(chù)可(kě)能(néng)形成(chéng)尖晶石(dàn)晶體(tǐ),但是(shì)它(tā)们(men)不(bù)參與(yǔ)導電(diàn)过(guò)程。氧化(huà)物(wù)的(de)改性(xìng)添加可(kě)以改變(biàn)晶粒(lì)電(diàn)導或(huò)晶界的(de)结構及(jí)化(huà)學(xué)狀态,尤其(qí)是(shì)偏析于晶
界的(de)雜質(zhì)对(duì)晶界活性(xìng)有(yǒu)很大(dà)的(de)影響,因而(ér)适當的(de)摻雜選择对(duì)形成(chéng)和(hé)改善非(fēi)線(xiàn)性(xìng)起(qǐ)着很重(zhòng)要(yào)的(de)作(zuò)用(yòng),而(ér)且(qiě)晶界勢壘是(shì)ZnO压敏陶瓷燒结时(shí)在(zài)高温(wēn)冷(lěng)卻过(guò)程中(zhōng)形成(chéng)的(de),燒结工藝直(zhí)接影響雜質(zhì)缺陷在(zài)晶界中(zhōng)的(de)分(fēn)布(bù),從而(ér)影響晶界化(huà)學(xué)结構。另(lìng)外(wài),低(dī)压ZnO压敏電(diàn)阻的(de)晶粒(lì)尺(chǐ)寸(cùn)要(yào)足夠大(dà),單位(wèi)厚度(dù)的(de)晶界數少(shǎo),因此(cǐ)低(dī)压压敏電(diàn)阻对(duì)顯微结構的(de)波(bō)動(dòng)尤其(qí)敏感(gǎn),工藝对(duì)低(dī)压压敏電(diàn)阻压敏特(tè)性(xìng)的(de)作(zuò)用(yòng)也(yě)不(bù)可(kě)忽視。

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ZnO 压敏電(diàn)阻的(de)微觀结構分(fēn)析發(fà)現(xiàn),形成(chéng)的(de)四(sì)个(gè)主要(yào) 成(chéng)分(fēn)是(shì) ZnO、尖晶石(dàn)、焦綠(lǜ)石(dàn)和(hé)一(yī)些富 Bi 相(图(tú) 3)。图(tú) 中(zhōng)也(yě)指明(míng)了(le)組分(fēn)存在(zài)的(de)部(bù)位(wèi),還(huán)存在(zài)一(yī)些用(yòng)現(xiàn)有(yǒu)技術(shù)尚不(bù) 易檢測出(chū)来(lái)的(de)其(qí)它(tā)次(cì)要(yào)相。 ZnO 压敏電(diàn)阻的(de)典型晶粒(lì)尺(chǐ)寸(cùn)在(zài)15和(hé)20μm 之(zhī)間(jiān), 並(bìng)且(qiě)也(yě)总是(shì)伴有(yǒu)双(shuāng)晶。SiO2的(de)存在(zài)抑制晶粒(lì)生(shēng)长(cháng),而(ér) TiO2 和(hé) BaO 則加速晶粒(lì)长(cháng)大(dà)。尖晶石(dàn)和(hé)焦綠(lǜ)石(dàn)相对(duì)晶粒(lì)长(cháng)大(dà)有(yǒu) 抑制作(zuò)用(yòng)。焦綠(lǜ)石(dàn)相在(zài)低(dī)温(wēn)时(shí)起(qǐ)作(zuò)用(yòng),而(ér)尖晶石(dàn)相在(zài)高温(wēn) 时(shí)有(yǒu)利。當用(yòng)盐(yán)酸(suān)浸蝕晶粒(lì)时(shí),中(zhōng)間(jiān)相呈現(xiàn)出(chū)在(zài)電(diàn)性(xìng)上(shàng)絕 緣的(de)三維网(wǎng)絡。 燒结形成(chéng)的(de) ZnO 晶粒(lì)是(shì) ZnO 压敏電(diàn)阻的(de)基本(běn)構成(chéng)單純 ZnO 是(shì)具有(yǒu)線(xiàn)性(xìng) I-U 特(tè)性(xìng)的(de)非(fēi)化(huà)學(xué)計(jì)量(liàng) n 型半導 體(tǐ)。進(jìn)入(rù) ZnO 中(zhōng)的(de)各(gè)種(zhǒng)添加物(wù)使其(qí)具有(yǒu)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)。这(zhè)些氧 化(huà)物(wù)中(zhōng)主要(yào)是(shì) Bi 2O3。这(zhè)些氧化(huà)物(wù)的(de)引入(rù),在(zài)晶粒(lì)和(hé)晶粒(lì) 邊(biān)界處(chù)形成(chéng)原子缺陷,施主或(huò)類(lèi)施主缺陷支配着耗盡层(céng), 而(ér)受主和(hé)類(lèi)受主缺陷支配着晶粒(lì)邊(biān)界狀态。相關(guān)的(de)缺陷類(lèi) 型是(shì)鋅空(kōng)位(wèi)(V Zn'、V Zn'')、氧空(kōng)位(wèi)(V o 、V o )、填隙鋅

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