ZnO压敏电阻的基本特性与微观结构

ZnO压电基特微结

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个收整勿做商业途ZnO压敏电阻的基本特性与微观结txt逆风的方,更适合飞翔不万人阻挡怕己投降。你发怒一分钟，便失去60分钟的幸忙碌是一种幸福，让我们没时间体会痛;奔波是一种快乐让我们真实地受生活疲惫是一种享让我们无暇空虚生活就像呼吸"呼是为出一口气，吸是争一口.本文由blue_sailor贡文可能在WAP端览体验.建议您优先选择TXT,下载源文件到本机查看。ＺｎＯ压电阻的基本特性与微观结构BasiccharacteristicandmicrostructureofZnOvaristors季幼章中国科学院等离子体物理研究所合肥２３００３１摘要ZnO压电阻是种电阻值对外加电压敏感的半导体敏感元件要能是辨别和限制瞬态过电压，反复使用不损坏ZnO压敏电阻的基本特性包括电学特性、物理特性和化学特性。微观结构是体现这些性质的媒介，是ZnO压电阻的基础。关键词:ZnO压电;电学性质；物理特性；化学特性；微观结构１引ＺｎＯ压电阻是半导体电陶瓷器件，主要功能是识别限瞬态过电压，反复使用而不损坏。它的电流（）—电压（特性是非线性的，与稳压二极管相.但与极管不同敏阻能限制的过电压在两个极性上相等是呈现的ＩＵ特很象两个背对背的二极管。压敏电能用于交流和直流电场压范围从几伏到几千伏电范围从毫安到几千安。压敏电阻还附加有高能量吸收力的特,范围从几焦耳到几千焦耳。它的通用性使压敏电阻在半导体工业和电力工业都有应用。ＺＯ压电阻是用半导体ＺｎＯ粉和其它氧化物粉末如Ｂｉ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ等经过混合型烧结艺而制.得到的产品是具有晶界特性的多晶陶瓷，这边界特性决定了压敏电阻的非线性ＩＵ特性.ＺｎＯ压敏电阻的基本特性包括电学特性、物理特性和化特性.微观结构是现这些性质的媒介，是ＺｎＯ压电的基础敏电阻的作用接近于绝缘体此它的作用相当于导体。对设计者关注的电学特性是它在导电过程的非线或非欧姆性及它作为电阻时常作电压下的低泄漏电功率损耗些性能够用曲线的三段重要区域来说。图１在电流密度和电场围上的典型Ｉ－Ｕ曲线2.1.1小流线性区２ＺＯ压电阻的基本特性2ZnO压电阻的电性质ＺｎＯ压电阻最重要的性质是它的非线性ＩＵ特性，如图１所功能上，在达到给定的击穿电压之前，压在这一范围内（＜１０－４Ａ／ｍ２－Ｕ特是欧姆性的，义为预击穿区给的工作电压交电直流流大约高二个数量.这一差别被认为是交流电压应用介电损耗的作用。全电流是由容抗电流（ＩＣ）和电阻电(ＩＲ）合成，并且是由ＺｎＯ的粒边界决定的。SEMICONDUCTORCOMPONENTSAPPLICATION2008年06月1332。1.2中的非线性区域中间电流非线性区，对于电压的一个小增压敏电阻传导一个格外大的电流。该非线性区可以在电流的６７个数量级上扩展是一在宽电流强度上的高非线性得ＺｎＯ压电阻与其它非线性器件有重大的差别，并使其应用于种用途。这一区域的3

个收整勿做商业途Ｉ－Ｕ曲越陡，器件就越好。发现添加Ｂｉ２Ｏ３基上形成非欧姆特.但是添加像Ｃ２Ｏ３和ＭＯ２过氧化物也能增强非线性。同样，像Ｂ２Ｏ３Ｓｂ２Ｏ３３４ＭｎＯ２和ＳｉＯ２等合成多元掺杂剂能用单一掺杂剂大大增加其非线性.样，增加掺杂剂浓至某一最佳量也显示出增加其非线性行为。(Ｚｎｉ、ｎｉ）和外来原（ＤＺｎ和Ｄ，ＤＺｎ和Ｄｉ＇分代表所有外来的施主和受主原子（Ｄ可是Ｂ、Ｓｂ等根对ＺＯ中陷平衡的研究，证明了由缺陷向边界不相等的迁移能够形成缺陷引起势.它表明一个高的施主杂质ＤＺｎ≈１０１ｃｍ－３)从烧结温度冷却时，晶边界变得富集锌空位［ＶＺｎ主而缺少氧空[Ｖｏ]（施主(见图２种杂产生了晶粒边界处锌空位［Ｚｎ过剩和氧空Ｖｏ的,种情况提高了势垒(势垒度φ０ｅＶ时效地消除了在晶边界处分离界层的需.．．．2。3大流翻转区在大电流区域(＞１０３Ａ／ｃ２－特又呈线性，与电流区域相似，电压随电流的上升比非线性区块区域称为翻转区区域受ＺＯ微结构中晶粒电阻的控添已知能制ＺｎＯ晶电阻的掺杂Ａ等,其结果对大电流翻转特性有很大影响。为表征ＺＯ压敏电,希望测定全部三个区的Ｉ－Ｕ特性.但于所涉的电流范围宽,对有区域不可能使用同的测试工艺通常对小于１０ｍＡ／ｃｍ２的ＩＵ特是用直流或５Ｈｚ的流测定于１／ｃｍ２的ＩＵ特用具有上升峰值时间为８ｓ的典型波形和２μｓ的峰值衰减时间的脉冲电流（即所说的８×０μｓ波）测定2.2ZnO压电阻的物理特性ＺｎＯ压电阻的非线性是一种晶粒边界现象邻粒耗尽层中存在多数电荷载流子的垒为特势垒最像ＺＯ微结构中晶粒边界势垒边界上的负表面电(电子捕获晶面两侧晶粒的耗尽层正电荷来补偿的.热电子发射和隧道效应是主要的传输机制。最发展的压敏电阻势垒的晶粒边界缺陷模型在改进稳压应力下，压敏电阻的稳定性上取得了很大进展。图２纯和非本征掺杂ＺＯ晶边界区氧空和锌空位浓度部面３ＺＯ压电阻的微观结构3多种相组成ＺｎＯ压电阻的微观结构分析发现成的四个主要成是ＺＯ尖晶石焦绿石和一些富Ｂｉ相（图３也指明了组分存在的部位，还存在一些用现有技术尚不易测来的其它次要相.ＺＯ压电阻的典型晶粒尺寸在１和２μｍ之,并也总是伴有双晶。ＳｉＯ２的存在抑制晶粒生长，而ＴＯ２和ＢａＯ则速晶粒长大晶和焦绿石相对晶粒长大有抑制作用绿相在低温时起作用,而尖晶石相在高温时有利.当用盐酸浸蚀晶粒时，中间相呈现出在电性上绝缘三维网络。烧结成的ＺｎＯ晶是ＺＯ压电阻的基本构成单2ZnO压电阻的化学特性纯ＺＯ是有线性ＩＵ特的非化学计量ｎ型半导体进入ＺＯ

中的各种添加物使其具有非线这些氧物中主要是Ｂｉ２Ｏ氧物的4

个收整勿做商业途引入，在晶粒和晶粒边界处形成原子缺,施主或类施主缺陷支配着耗尽层,而受主和类受主缺陷支配着晶粒边界状态关的缺陷类型是锌空位ＶＺｎＺ＇)空(Ｖｏ、ｏ隙．134SEMICONDUCTORCOMPONENTSAPPLICATION2008年06月受晶粒边界电阻和电容控制。（）在Ｉ－Ｕ曲线为一端，大电流线性区＜１０－３Ａ／ｃｍ２是晶的电阻控制的（３)对各种应用最重要的区,中部非线性区，受晶粒边界和晶粒间的电阻差的间接控制。3。3势电势与微观结构联系ＺｎＯ压电阻势垒电(ＵｂＵ＝ＵｇｂＮｇｔ(ＶＥ０Ｕｔ(Ｖ／ｃｍ）(２）式Ｕ—非性电压Ｎｇ—每厘米的晶粒数ｔ—每米的边界厚度这样压敏电阻的晶粒ＧＳ）图３各晶相组成的ＺＯ压电阻的微观结构成分Ｎｇ≈（ＧＳ）－１位在烧结过程中各种化学元在微观结构中的分布，使得近晶粒边界区域具有高阻ρｂ≈１０１２晶粒的中间具有高电(ｏ≈1~101给出的ＩＵ曲的斜率能估算这些阻抗特.3.2微观构和电特性图４给了微观结构和电特性略图（ａ）给出了晶粒晶界电阻的表观略图.从晶粒边界到晶粒的电位降４（ｂ生在≈５０￣１００ｎｍ的离内称为耗尽层样在每个晶粒边界处都存在晶粒边界向两侧延展入相邻晶粒的尽层晶粒间存在耗尽层提高了压敏电阻的作用.晶边界两侧两个耗尽层的存在，使得ＺＯ压敏电阻对性变化不敏.在一方面，压敏电阻像一个背对背的二极.进一步说，由于晶粒边界附近区域的电子被耗当施加外电压时，跨在晶粒边界上出现一电压.这被称作势垒电势，一般是≈２￣４Ｖ／（每晶粒边。3。2.1等电路在图４（所示的等效路中这一电路由一个电阻（）和一个电容（Ｃ）分量组成。当在预击穿区给ＺｎＯ压敏电阻施加一电压时，流过器件的漏电流完全是起源于晶粒界。在交流模式时，这个电流由电阻分量和电容分量成图４微结构和电特性略(ａ)耗层处的电阻剖;3。2.2微结构和电特性关系(小流击穿前线性区域（１０－４Ａ／ｃｍ２证是(ｂ）晶与晶粒边界处的电阻曲线；（）晶粒边界处的等效电路。SEMICONDUCTORCOMPONENTSAPPLICATION2008年06月135Ｅ０．５是作为在０５ｍＡ／ｃｍ２时录的击穿电压的度量是人选择的（见图１由晶粒边界处在耗尽层则表现出介电常数是受晶尺寸影响其随晶粒尺寸的增大而提.表观晶粒界电容为每晶粒边界０．１８μＦ／ｃｍ２。据对进配方、优选工艺、组织生产、分析质量将起到重指导作用。参考文献［1］T.KGupta。J.Amer.Ceram，1990,73（7),1817～1840［2]Jan，5

个收整勿做商业途D。Bonnell.PhysicalPropertiesofCeramics(ZincOxideVaristor）［doctoralthesis］.1995［3MattiasElfwingComprehensiveSummariesofUppsalaDissertationsfromtheFacultyofScienceandTechnology，ACTAuniversitiesUPSALIENSISUPPSALA2002[4]莫,李标,周国.半导体陶瓷及其敏感元件上海上海科学技术出版社1983年10月４结ＺｎＯ压电阻具有特殊的线性特性，是所有压敏电阻件，也是所有敏感元件中研究得最多，发展得最快用得最广之一。ＺｎＯ压敏电阻的基本特性包括电学性质物理特性和化学特性微观结构是体现这些性质的媒介定了ＺＯ压电阻的许多性质ＺｎＯ压电基础观结构分析给ＺｎＯ压电阻的特性分析提供依新闻信息发布服务《半导体器件应用—电压敏件专栏＞旨在提供电压敏行业市场及技术资讯务电压敏行业企业进产业中游产业链间的交流互动电压敏产业的健康发展。＜电压敏器件专栏＞为行业企业（厂商）提高免费新闻信息发布服务，您公司的重要活动、重大事件重发展成果、新品新用（即贵公司需向外发布的任何信息),均可透过本专栏对外发布。编辑部的公正性与其他专业出版机构相同比商务网子变压器辑容与广告绝对无关。编辑内容是为了满足读者对信息的需求辑部对收到的新闻稿有权作出修改或删节者的需要和信息的价值是选择依据。如您不善于撰写新闻稿可预约本刊记者协助您采写编润或是修改新闻稿内容让您的新闻稿有其专业及说服力也更能够被其他媒体或新闻人员所采用或引用。新闻格式要求电子邮件新闻稿要求提供纯文本格式（＊．ｔｘＭＳＷＲＤ（＊．ｄｏｃ）格式文件子邮件发送的图片和片最好提３００ｄｐｉＪＰＥＧＩＦ和ＥＰＳ格式文件以用ＺＩ磁盘或ＰＣ格式ＬＳ１２０磁盘提交电子图片文件.提交产品和公司新闻或预约记者采访也可通过下于是导线间存在分布电容效应；由于导线间绝缘不完善而存在漏电流表导线间处处有分布电导。频率低时这些分布参数效应完全可以忽略不计,所以频只考时间因子而忽略空间效应因而把低频电路当作集中参数电路来处理是允许的。但是，频率升高,布参数引起的效应不能再视；传输线不能仅当作连接线它形成分布参电路与并影响电压和电流的传输而传线在电路中所引起的效应必须用传输线理论来研究和表述。我用R1，G1分表示传输线单位长度的电阻，电感，电容和电导，它们的数值与传输线型、截面尺寸、导体材料、填充介质等有关。假均匀传输线上取任一无限小线元（dz<<λ元上都分布有一定大小的电阻R1dz和感L1dz;线元间都分布有一定大小的电容和电导。此无限小线元上我可以把它看成一中参数电路集中电阻电感电容和电导分别为R1dz，L1dz，C1dz和G1dz,用Г形络来等效（也可用T形π形网络来等效）,如图1—2(a)所示。整个传输线可看成是有许多线的四端网络链联而成的分布参数电路，如图1-2（b)示。对于无线（R1=0，G1=0,其效电,如1—2）示.,请勿EgdzZ1RgEg6

个收整勿做商业途R1dzL1dzRgG1dzC1dzZ1(a）第页共43页广东移动培训资料（b）Z1（c)图1—2传输的等效电路（a等效电路;（b分布参数电路；（c）无耗线等效电路有上述等效电路，容易解释传输线上的电压、电流不相同的现象。参看1-2（b）,由于aa＇和bb＇之间串联电阻存在，两处的阻抗不相,因而两处的电压也不想等由线间并联回路的存在，通和点的电流也不相同同还可以看出当通电源后电通过分布电感逐次向布电容充电，并形成向负载传输的电压波和电流波是说电和电流是以波的形式在传输线上传输，并将能量或信号从电源传送至负载。射频传输线传输终端短路1.1.2射传输线终端短路当射频传输线终端短路时信号为全反.电压反射系数Γ=ZL?ZO反点反射电压=？1=?1压反射系数ΓZL+ZO反射点的入射电压Vmax1+Γ==∞无穷大）Vmin1即电压驻波比VSWR=第页共43页广东移动培训资料无耗短路线的驻波特性射频传输线传输终端开路1。1.3射传输线终端开路当射频传输线终端开路时,信号全反射。1+Γ电压射系数Γ=，即电驻波比VSWRVmax=∞无穷大）Vmin1?Γ无耗开路线的驻波特性无开线的驻波特性路线的驻波1.1.4射传输线终端完全匹配当射频传输线终端阻抗ZL完等于传输线特性阻抗Z0时，信号无反射，电压反射系数Γ=0，即电压驻波比VSWR=Vmax1+Γ==1为行波状态1?Γ第页共43页广东移动培训资料1.1。5射频输线终端不完全配当射频传输线阻抗ZL不全等于传输线特性阻抗Z0时信号有局部反射，电压反射系数0<Γ<1。电压驻波比VSWR=Vmax+Γ==V（工时控制在～。5之间Vmin1？Γ电压驻波比在工程上常用回波损耗RL表应关系如下表：电压波比VSWR回7

个收整勿做商业途损耗RL（dB）相应公式RL=20lgV+1（dBV-11211.2519117116。61151142.09。51.1.61。1.6电驻波分布在各种反射系数下压驻波的分布如—3示波有若干重要特性归如下：1.驻最大点或最小点之间的距为g/2，电压的最大点对应于电流的最小,反之，电压的最小点对于电流的最大点.。如终端开路，短路或为纯电抗，则沿线电压和电流间相角差为90如终端为一阻抗沿线的电o压电流之间的相角差不是90,而且沿途变化在大点或最小点处电电流同,输入阻是纯电;在电最大处的输入电阻为最大电阻，电压最小点的电阻为最小电阻。第页共43页广东移动培训资料图—3在种反射系数Γ下的电压驻波分布1.1.71。1。7射各种馈线1)平行双线第页共43页广东移动培训资料Z0=L1=276C1εlg2Dd（?)ε为介的介电常数①趋肤应显著；②辐射耗增加；③支撑损耗增加。2）同轴线Z0=138L1=εrC1lg(b）a(同轴线封闭，无辐射3）带状线，又称三板线、板线或介质夹层线带状线的结构及场分布4)同轴向带状线演化第页共43页广东移动培训资料5）微带线微带线的结构及电磁场分布这一种非对称性双导体平面传输系,它具有一个中心导体带条和一个接地板以成由平行双线演变而来的双导体中间放一导体平面构成镜像，再去掉一根圆柱导体就变成微带,下图第页共43页8

个收整勿做商业途广东移动培训资料1.1。81.1从低的集中参数的谐振回路向射频圆柱形谐振腔过渡1无线频段和波段命名无线电频谱可划分为如下12个段（表1.1频率的单位是赫兹或周／秒，。还可以使用千赫（kHz）、兆(MHz吉赫GHz)示。表1.1无电频段和波段命名段号123456789101112频名称低频）超低(SLF）特频（ULF)甚频VLF）低中高频LF）频）频（HF频率范围（上限、不含下限3～30赫30赫300~3000千赫30~300千赫（Hz）(Hz）（Hz）（kHz（kHz）波段名称极波长波特波甚波长中短米波波波波波长范围(含下限、不含上限）100~10兆10~1米(Mm)（Mm）1000~100千米(km）100～10千10～1千米1000～100米100～10米10～1米10分米10厘米微波10～1米10丝米(km)（km）(m)(m）(m）(dm)（cm)（mm）（dmm）300千（kHz）3~30兆赫（MHz甚高频VHF)特频（UHF）超高频SHF极高频（EHF至高30~300兆（MHz）300～3000兆（MHz）3~30吉赫(GHz）分米波厘波毫波丝米30~300吉（GHz）300~3000吉赫（GHz1移动信系统使用频段ITU以及国家无线电主管部门移动业务划分和分配了多个频段。考虑到无线电波传播的特点,移业务使用的频段要都在3GHz以。确定移动通信工作频段可从以下几方面来考虑:①电波传播特性；②境噪声及干扰的影响；③服务区范围、地形和障碍物影响以及建筑物的渗透性能④设备型化与已经开发的频段的干扰协调和兼容性⑥用户需求及应用的特点据的规定以,划分给陆地移动业务的主要频率范列于表。2。表1.2ITU5GHz以下陆地移动通信的主要频率范围MHz）以陆地移动通信的主要频率范围（)第页共43页广东移动培训资料29.7~4768138156.8375～17447～50(与广播共用）～87148~149。9174（广播共)54～68（与播共用）87.5~100（与广播共用）150.05～156.7625223~328.6335。4~399.9～960（广共用）1700～2690406.1～4301427～152535004401668.4～16904400我国移动通信使用频段的规划原则上参照国际的划分规划如我国正在大量使用的150MHz、350MHz、450MHz、900MHz，及1。8GHz等段。其中：150MHz频段138MHz~149。9MHz；150。05MHz～167MHz280MHz段279MHz~281MHz450MHz频403MHz～420MHz800MHz频806MHz～821MHz/851MHz～866MHzMHz～825MHz/866MHz~870MHz825MHz~835MHz/870MHz～880MHz840MHz~843MHz900MHz频段885MHz～915MHz/930MHz915MHz～917MHz（无线寻呼业务）（线呼业务）(移动业务）（群移动通信）(移数据业务）(蜂窝移动通)（绳电话）（窝移动业务）（无心移动系统）在民用的移动通信中于蜂窝动通信使用的频段具体安排如下：～909MHz移台发9

个收整勿做商业途中国移动（GSM935～954MHz基发，共19MHz909~915MHz移动发954～960MHz基发，共6MHz中国联通（GSM)数字CDMA系统率安排如下:中国联通CDMA825～835MHz移台发870～880MHz基站发，共10MHz1.8GHz频安排如:中国移动GSM1800MHz中联通1710～1725MHz移动发1805~1820MHz站发(共15MHz）1745~1755MHz移台发1840～1850MHz基发（共10MHz)第10页共43页广东移动培训资料1710～1785MHz移台发DSC1800MHz1805~1880MHz基站发目前正趋于实用化的第三代动通，即。其使用的核心频段为1885~2025MHz/2110~2200MHz其1980~2010MHz/2170~2200MHz为IMT-2000的卫星移动业务频段）（。3GPP规定UTRATDD的段共35MHz）：（1)1900~1920MHz～2025MHz（2）18501930~1990MHz（3）1910～1930MHz3GPP规定FDD的频段（上下行各60MHz)：（1）1920～1980MHz动台发2110~2170MHz基发（2）1850~1910MHz移动发1930~1990MHz基站发。为足第三(3G蜂窝移动通信技术和业务发展的需,中国于2002年3G系使用的频谱出了如下规划①三代公众蜂窝移动通信系统的主要工作频段：频双工FDD)方:1920～1980MHz/2110~2170MHz;时分双工TDD）式1880～1920MHz、2010～2025MHz②三代公众蜂窝移动通信系统的补充工作频段：频分工(FDD)方式1755~1785MHz/1850～1880MHz；时分双工TDD）方式:2300，无线电位业务共用，均为主要业.③IMT—2000的卫星移动通信系统工作频段：1980～2010MHz2170～2200MHz④目前已规划给公众蜂窝移动通信系统的825~835MHz/870～880MHz、885~915MHz/930~960MHz和1710～1755MHz/1805~1850MHz频段，同时规划作为第三代公众移动通信系统的演进扩展频段。此，为满足铁路系统调度通信等业务发展需,将885（行930~934MHz（行)作为GSM（EGSM)系统使用的段满足射频电子标签业务发展的需,将840～845MHz和920~925MHz规作为RFID使的频（试用）,第11页共43页广东移动培训资料1.4第一移动通信系统及其主特点近代的陆地移动通信系统,也称蜂窝移动通信系自80年起，已历经三代。第一代的主要特点利用模拟传输方式实现话音业务模拟传输方式实现话音业务（国、南美洲）、TACS（英国、中国）和（北欧）模拟传输方式实现话音业务为表。主要商用时间从80年代初开始到90年代.它的主要特点是：①模话音直接调频；②多道共用和频分多址接入方;③率复用的蜂窝小区组网方式和越区切换；④无线信道的随机变参特征使无线电波受多径快衰落和阴影慢衰落的影响⑤环噪声和多类电磁干扰的影响；⑥无法与固定迅速向数字化推进相适应据务很难开展⑦安全密性差，易被“窃听”，被仿制烧号”。10

个收整勿做商业途1.5第二移动通信系统及其主特点第二代蜂窝移动通信系统以数字传输方式实现话音和低速数据业务数传输方式实现话音和低速数据业务GSM为,IS—95CDMA数字输方式实现话音和低速数据业务辅。主要商用时间从90年代期开始到现在。它主要特点是①低速话音编码技术和数字调制；②每载波多路分多址或码分多址接入；③Rake接机和自适应均衡技术；④与定网向数字化推进相适应有中低速数据承载业务能;⑤先的开放的技术规（如A接口接口利于形成既竞争又相互促进的机制；⑥安保密性强，不易“窃听”，不“仿制”有利大规模集成。1第三移动通信系统及其主要特点第三代蜂窝移动通信系统以更高速的数据业务和更好的频谱利用率为目标采宽带CDMA为主以更速的数据业和更好的频谱利用率为目标以高速的数据业务和更好的频谱利用率为目标技,目前形成三种空中接口标准,即WCDMA、TD-SCDMA和。后十年内将逐步替第二代系统而成为主流。它的主要特点是：①新的调制技术,包括多载波调制和可速率调制技术；②高效的信道编译码技术,除沿用1本文blue_sailor贡文可能在WAP端览体验佳。建议您优先选择TXT或下载源文件到本机查看。ＺｎＯ压电阻的基本特性与微观结构BasiccharacteristicandmicrostructureofZnOvaristors季幼章中国科学院等离子体物理研究所合肥２３００３１摘要ZnO压敏电阻是一种电阻值对外加电压敏感的半导体敏感元,主要功能是辨别和限制瞬态过电压，反复使用不损坏ZnO压敏电阻的基本特性包括电学特性、物理特性和化学特性.微结是现这些性质的媒介,是ZnO压敏电阻的基础。关词：ZnO压电阻；电学性质;物理性；化学特性微观结构１引ＺｎＯ压电阻是半导体电陶瓷器件，主要功能是识别限瞬态过电压，反复使用而不损坏。它的电流（）-电压（Ｕ）特性是非线性的，与稳压二极管相似。但与极管不同敏阻能限制的过电压在两个极性上相等是呈现的ＩＵ特很象两个背对背的二极管。压电能用于交流和直流电场，电压范围从几伏到几千伏，电流范围从毫安到几千安电还附加有高能量吸收力的特性从焦耳到几千焦耳。它的通用性使压敏电阻在半导体工业和电力工业都有应用ＺｎＯ压电阻是用半导体ＺＯ粉和其它氧化物粉末如Ｂｉ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ等经过混合、压型和烧结工艺而制成。得到的产品是具有晶界特性的多晶陶瓷，这边界特性决定了压敏电阻的非线性ＩＵ特性.Ｚｎ压敏电阻的基本特性包括电学特性、物理特性和化特性。微观结构是体现这些性质的媒介，是ＺＯ压电阻的基础。敏电阻的作用接近于绝缘,此它的作用相当于导体。对计者关注的电学特性，是它在导电过程的非线或非欧姆性及它作为电阻时常作电压下的低泄漏电功率损耗些性能够用曲线的三段重要区域来说。图１在电流密度和电场围上的典型Ｉ－Ｕ曲线2。1.1小流线性区２ＺＯ压电阻的基本特性2.1ZnO压电阻的电性质ＺｎＯ压电阻最重要的性质是它的非线性ＩＵ特性，如图１所示.在功能上，在达到给定的击穿电压之前，压11

个收整勿做商业途在这一范围内(＜１０－４Ａ／ｍ２特性是欧姆性的为预击穿区。对于给定的工作电压,交流电比直流流大约高二个数量级。这一差别被认为是交流电压应用时介电损耗的作用.全电流是由容抗电(ＩＣ电阻电流ＩＲ)合且是由ＺＯ的粒边界决定的。SEMICONDUCTORCOMPONENTSAPPLICATION2008年06月1332。2中的非线性区域中间电流非线性区，对于电压的一个小增压敏电阻传导一个格外大的电流。该非线性区可以在电流的６７个数量级上扩.正是这一在宽电流强度上的高非线性，使得ＺｎＯ压电阻与其它非线性器件有重大的差别，并使其应用于种用途。这一区域的Ｉ－Ｕ曲越,器件就越好。发添加Ｂ２３基上形成非欧姆特性。但是添加像Ｃ２Ｏ３和ＭＯ２过氧化物也能增强非线性。同样，像Ｂ２Ｏ３Ｓｂ２Ｏ３Ｃｏ３ＯＭｎＯ２和ＳｉＯ２等合成多元掺杂剂能用单一掺杂剂大大增加其非线性.同样增加杂剂浓至某一最佳量也显示出增加其非线性行为.（Ｚｎｉ、Ｚｉ）和外来原（ＤＺｎ和Ｄｉ＇)ＤＺｎ和Ｄ＇分代表有外来的施主和受主原（Ｄ可是ＢＳ等)。根据对ＺＯ中缺陷平衡的研究证了由缺陷向边界不相等的迁移能够形成缺陷引起势垒。它表明一个高的主杂（ＤＺｎ≈１０１ｃｍ－烧温度冷却时，晶边界变得富集锌空位［ＶＺｎ主而缺少氧空位［Ｖｏ］（施主图２)。这种掺杂产生了晶粒边界处锌空位［Ｖｎ］过和氧空位［Ｖｏ］的不足，这种情况提高了势垒（势垒高度φ０．７ｅＶ时效地消除了在晶粒边界处分离界层的需要。．．．2.1。3大电翻转区在大电流区域(＞１０３Ａ／ｃ２）,Ｉ－Ｕ特又呈线性，与电流区域相似，电压随电流的上升比非线性区块区域称为翻转区区域受ＺＯ微结构中晶粒电阻的控。于是添加已知控制ＺＯ晶粒电阻的掺杂剂(如Ａ、Ｇａ等结对大电流翻转特性有很大影响。为了表征ＺｎＯ压电阻，希望测定全部三个区的ＩＵ特性于所涉及的电流范围,所有区域不可能使用同的测试工艺对于１０ｍＡｃｍ２的Ｉ－Ｕ特性是用流或５０Ｈｚ的流测定于１／ｃｍ２的Ｉ－Ｕ特用具有上升峰值时间为８ｓ的型波形和２μｓ的峰值衰减间的脉冲电(即所说的８×２０μｓ波形）测定2ZnO压电阻的物理特性ＺｎＯ压电阻的非线性是一种晶粒边界现象邻晶粒耗尽层中存在多数电荷载流（子的垒认为肖特基势垒最像ＺＯ微构中晶粒边界势垒晶粒边界上的负表面电荷（电子捕获）是由晶界面两侧晶粒的耗尽层的正电荷来补偿.热电子发射和隧道效应是主要的传输制最近发展的压敏电阻势垒的晶粒边界缺陷模型在改进稳电压应力下,压敏电阻的稳定性上得了很大进.图２纯和非本征掺杂ＺＯ晶边界区氧空和锌空位浓度部面12

个收整勿做商业途３ＺＯ压电阻的微观结构3.1多种相组成ＺｎＯ压电阻的微观结构分析发现成的四个主要成是ＺＯ尖晶石焦绿石和一些富Ｂｉ相图３图也指明了组分存在的部位存一些用现有技术尚不易测出来的其它次要相.ＺｎＯ压敏电阻的典型晶粒尺寸在１５和２０μｍ之，并且也总是伴有双.ＳｉＯ２的存在抑制晶粒生长ＴＯ２和ＢａＯ则速晶粒长大.尖晶石焦绿石相对晶粒长大有抑作用。焦绿石相在低温时起作用而晶石相在高温时利当用盐酸浸蚀晶粒时，中间相呈现出在电性上绝缘的三维网络。烧结成的ＺｎＯ晶是ＺＯ压电阻的基本构成单2.3ZnO压电阻的化学特性纯ＺＯ是有线性Ｉ－Ｕ特性的非化学计量ｎ型导体进入ＺｎＯ中各种添加物使其具有线性。这些氧化中主要是Ｂ２Ｏ。这些氧化物的引入晶粒和晶粒边处成原子缺陷主或类施主缺陷支配着耗尽,而主和类受主缺陷支配着晶粒边界状态关的缺陷类型是空（ＶＺｎＺｎ＇位（Ｖｏ、Ｖｏ隙锌．134SEMICONDUCTORCOMPONENTSAPPLICATION2008年06月受晶粒边界电阻和电容控制。（）在Ｉ－Ｕ曲线为一端，大电流线性区＜１０－３Ａ／ｃｍ２验是受晶粒的电阻控制的。（３对种应用最重要的区域，中部非线区，受晶粒边界和晶粒间的电阻差别间接控.3.2.3势电势与微观结构联系ＺｎＯ压电阻势垒电势（ＵｇＵ＝ｇｂＮｇｔ（（）Ｅ．５＝Ｕ／（Ｖ／ｃ（）式中Ｕ-非性电压Ｎｇ—每厘米的晶粒数ｔ—每米的边界厚度这，压敏电阻的晶粒（ＧＳ）图３各晶相组成的ＺＯ压电阻的微观结构成分Ｎｇ≈(ＧＳ）－１位在烧结过程中各种化学元在微观结构中的分布，使得近晶粒边界区域具有高阻抗ρｂ≈１０１２cm粒的中间具有高电(ρｏ≈1~10cm从图给出的ＩＵ曲的斜率能估算这些阻抗特性。3微观构和电特性图４给了微观结构和电特性略图（ａ）给出了晶粒晶界电阻的表观略图从粒边界到晶粒的电位降［（生在≈５０￣１００ｎｍ的离内，称为耗尽层。这样，在每个晶粒边界处都存在晶粒边界向两侧延展入相邻晶粒的尽层。晶粒间存在耗尽层提高了压敏电阻的作用晶粒边界两侧两个耗尽层的存,使得ＺＯ压敏电阻对性变化不敏感这一方面敏电阻像一个背对背二极管进步说由于晶粒边界附近区域的电子被耗施加外电压时在粒边界上出现一电压降.这称作势垒电势，一般是≈２￣４Ｖ／（每晶粒边界3。1等电路在图４（所示的等效路中，这一