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1、ZnO壓敏材料班級：材料0803學(xué)號：1101080304姓名：陳嬌嬌摘要：ZnO壓敏材料是一種多功能新型陶瓷材料，它是以ZnO為主體，添加若干其他氧化物改性的燒結(jié)體材料.其非線性（即非歐姆特性）優(yōu)良、響應(yīng)吋間快、通流容量大、漏屯流小、造價低廉，廣泛應(yīng)用于抑制電力系統(tǒng)雷電過電壓和操作過電壓、防LL靜電放電、抑制電磁脈沖、抑制噪聲等領(lǐng)域.近年來，人們對ZnO壓敏材料的非線性功能添加劑和制備工藝進行了一系列的研究工作以探討添加劑和制備工藝對ZnO壓敏材料的結(jié)構(gòu)和電性能的影響.隨著基礎(chǔ)研究的不斷深人和制備工藝的不斷改進，ZnO壓敏材料的屯性能有可能得到進一步改善，應(yīng)用領(lǐng)域會不斷
2、擴大?下文概述了ZnO壓敏材料的導(dǎo)電機理，制備以及ZnO壓敏材料的基本特性，總結(jié)了ZnO壓敏材料的應(yīng)用及其展望.1.ZnO壓敏材料的導(dǎo)電機理研究ZnO壓敏材料的導(dǎo)屯機理一直是眾多學(xué)者研究的焦點，雖然已經(jīng)提出「很多種模型來試圖解釋ZnO壓敏材料的導(dǎo)電機理，但尚無一個比較完整的模型.這一方面是由于ZnO晶粒間的顯微結(jié)構(gòu)不易準(zhǔn)確檢測；另一方聞其導(dǎo)電過程不易精確模擬.1971年MMatsuoka首先提出空間電荷限制電流模型，該理論可用來解釋添加物對非線性的影響，但它不能充分解釋高的非線性區(qū)域內(nèi)伏安特性山線小的溫度依賴性.1975年Levinson等報道了在擊穿電壓以上的區(qū)域觀察到
3、高度的非線性，而這種特性對應(yīng)于晶界層中的一個隧穿過程，從而由伏安特性曲線和它的溫度依賴性的實驗結(jié)果導(dǎo)川了晶粒界面層隧穿過程模型，但此模型尚元法解釋添加物的效應(yīng)及伏安特性曲線的不對稱老化現(xiàn)象?1977年，PREmtage等提出有異質(zhì)結(jié)的肖特基勢金隧穿模型.該模型適用于解釋伏女特性曲線、它的溫度依賴性以及添加物的效應(yīng)?1979年,GDMahan提出了雙肖特基勢壘模型.其后KEda提出更完善的雙肖特基勢金模型，這是冃前用得最多且被廣泛接受的模型.該模型根扌居隧穿機制可充分解釋伏安特性曲線的溫度特性、添加物的效應(yīng)、介電性能、瞬態(tài)導(dǎo)電現(xiàn)象、電容的偏壓特性以及伏女曲線的老化.其局限性
4、在于不能解釋晶界層的作用以及為何Bi203晶相強烈影響直流負(fù)荷下的老化等問題.2.ZnO薄膜的制備口前最普遍采用的牛長ZnO薄膜的方法是濺射法（包括直流濺射、射頻磁控濺射以及反應(yīng)濺射）。與溶膠■凝膠和化學(xué)氣相沉積相比，磁控濺射是個史好的方法，因為它具有價格低、方法簡單、制備溫度低等特點。采用分子?xùn)c外延法生長ZnO薄膜的最人的優(yōu)勢是它可以精確的控制生長參數(shù)，并H可以通過RHEED對ZnO層的生長進行實吋的監(jiān)控。在眾多的方法屮，化學(xué)氣相沉積法被廣泛采用，不僅是因為它能夠制備高質(zhì)量的薄膜，還因為它能夠制備人尺寸的薄膜，這種方法被廣泛地應(yīng)用到制備以GaN為基礎(chǔ)的光電器件所需的外延
5、薄膜上。1.ZnO壓敏材料的基木特性ZnO壓敏材料具有優(yōu)良的非線性、大的通流能力和快的響應(yīng)時間（ns級）.ZnO壓敏材料的非線性類似于齊納二極管，參見圖1所示?與齊納二極管不同的是它能對兩個方向的過電壓等同地抑制，相當(dāng)于兩只背靠背的齊納二極管?在電壓達(dá)到擊穿電壓以前，ZnO壓敏材料表現(xiàn)為由晶界阻抗所確定的具有高阻值的線性電阻性質(zhì)?一旦電壓超過就成為導(dǎo)體，表現(xiàn)為由晶粒和晶界共同確定的具有低阻值的非線性電阻性質(zhì)?非線性系數(shù)a愈大，則保護性能愈好，對穩(wěn)壓元件來說則是電壓穩(wěn)定度越高.當(dāng)ZnO壓敏電阻作為過電壓保護元件使用時，在電壓超過擊穿電壓后流過的浪涌電流通常很大，以致即使是主
6、要由晶粒阻抗確定的電阻值極低，其殘余電壓仍可能達(dá)到相當(dāng)高的數(shù)值，表現(xiàn)為伏安特性曲線出現(xiàn)一電壓回升區(qū)，顯然，作為過電壓保護元件使用時，希望其非線性好.2.ZnO壓敏材料的應(yīng)用ZnO壓敏材料在諸多方而都冇不少應(yīng)用，不管是在襯底材料、光電方而、壓敏、氣敏、壓電等方面的用途都非常廣泛，另外ZnO壓敏材料在過電壓保護方面的應(yīng)用尤為突出。用ZnO壓敏材料制成的ZnO避雷器，可以用于雷電引起的過電壓和電路工作狀態(tài)突變造成電壓過高?過電壓保護主要用于大型電源設(shè)備、大型電機、大電磁鐵等強電應(yīng)用中，也可用于一般電器設(shè)備的過電壓保護.ZnO壓敏電阻在強電應(yīng)用中的實例是用在電力輸配系統(tǒng).在這類強
7、電應(yīng)用中，需要人的電涌抑制器維持上兆伏的電力系統(tǒng)的正常工作，并能吸收上兆焦耳的瞬時能量，這需要大體積的電阻器才能滿足這種要求?一個大電站的避雷器含有幾百個體積大于100c曠的Z兇電阻器圓片.ZnO壓敏電阻器在弱電領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛?例如，防止錄音機、錄像機的微電機的電噪聲，彩色電視機的顯象管電路放電的吸收，防護半導(dǎo)體元件的靜電，小型繼電器接點的保護，汽車用發(fā)電機異常輸出功率電壓的吸收，電子線路上抑制尖峰電壓和電火花，在開關(guān)浪涌保護、可控硅整流器保護等特殊電路中用作穩(wěn)壓元件等.3.未來展望雖然目前ZnO壓敏材料的技術(shù)研究已經(jīng)比
