压敏陶瓷详解

• 当电源为220V时压敏电阻的阻值是无穷大，当峰值电压 超过470V时（220V电压的峰值是311V）压敏电阻立刻击 穿短路，保险丝也会熔断，高电压就进不去设备端，从而 有效保护电子电路不受侵害。更换压敏电阻时在电阻体上 需裹上绝缘材料加以保护，以防飞弧。使用压敏电阻时之 前必须加装保险丝，压敏电阻一但击穿短路是不可恢复的 ，必须更换。正常的压敏电阻用万用表测量是无穷大的。
4 . 最大能量(能量耐量): 压敏电阻所吸收的能量通常按下式计算
W=kIVT(J)，其中I为流过压敏电阻的峰值， V为在电流I流过压敏电阻时 压敏电阻两端的电压，T为电流持续时间， k为电流I的波形系数。
一般来说压敏电阻的片径越大，它的能量耐量越大，冲击电流也越大。
5．电压比： 电压比是指压敏电阻器的电流为1mA时产生的 电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA时产生的电压值之比。
氧化锌压敏电阻的应用 ZnO压敏电阻器的应用很广，可归结为如下两方面： ①过压保护 ②稳定电压
过压保护
各种大型整流设备、大型电 磁铁、大型电机、通讯电路、民 用设备在开关时，会引起很高的 过电压，需要进行保护，以延长 使用寿命。故在电路中接入压敏 电阻可以抑制过电压。
此外，压敏电阻还可作晶体 管保护、变压器次级电路的半导 体器件的保护以及大气过电压保 护等。
• 压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，可以用 来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。压 敏电阻器可以对IC及其它设备的电路进行保护，防止因静 电放电、浪涌及其它瞬态电流（如雷击等）而造成对它们 的损坏。
• 使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC或设备电路上 ，当电压瞬间高于某一数值时，压敏电阻器阻值迅速下降 ，导通大电流，从而保护IC或电器设备；当电压低于压敏 电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路， 因而不会影响器件或电器设备的正常工作。

材料化学专业科研训练（材料设计）题目: 压敏陶瓷材料设计班级学号: 材化09-1姓名:指导教师:哈尔滨理工大学化学与环境工程学院2012年01月 5日摘要压敏陶瓷是指电阻值与外加电压成显著的非直线性关系的半导体陶瓷。

本文介绍了压敏陶瓷的应用和发展前景以及压敏陶瓷的分类，并以ZnO压敏陶瓷为例对压敏陶瓷的电性能、工艺原理和导电机理进行了介绍。

最后论述了对ZnO压敏陶瓷进行提高致密度、掺杂Nb2O5，NaCO3、改变组分等一系列的改性的方法以及原理，使其有更优越的压敏性能。

目录摘要 I第1章绪论 11.1 压敏陶瓷材料介绍 11.1.1 压敏陶瓷发展及前景 11.1.2 压敏电阻的应用 21.1.3 压敏陶瓷分类 3第2章压敏陶瓷工作原理及性能 5 2.1 电流电压（I-V）特性 52.2 非线性系数α 52.3 材料常数C 62.4 漏电流 72.5 电压温度系数 72.6 残压比 82.7 相对介电常数ε 8第3章 ZnO压敏特性的优化设计 9 3.1 基本理论 93.2 降低压敏电压的改性 103.2.1 提高烧结致密度 103.2.2 掺杂施主杂质Nb2O5 113.3 增大压敏电压的改性 113.3.1 改变组分 113.3.2 掺杂受主杂质Na2CO3 12总结 13参考文献 14千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。

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打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章绪论1.1 压敏陶瓷材料介绍压敏陶瓷是指电阻值随着外加电压变化有一显著的非线性变化的半导体陶瓷，具有非线性伏安特性，在某一临界电压下，压敏电阻陶瓷电阻值非常高，几乎没有电流，但当超过这一临界电压时，电阻将急剧变化，并有电流通过，随电压的少许增加，电流会很快增大。

使用时加上电极包封即成为压敏电阻器。

英文全名为variable resistor，简称varistor，故又称变阻器[1]。

1 前言1.1 压敏陶瓷概述压敏陶瓷材料是一种自身电阻随外加电压变化而变化的电子元件。

在一定电压范围内压敏电阻呈现高阻态，当外加电压超出所限定的范围后，压敏电阻自身阻值迅速减小，通过的电流以指数方式急剧增大。

压敏电阻的典型特征就是这种非线性I—V 特性。

这种非线性的I—V关系与稳压二极管的反向电流电压关系曲线类似，不同的是压敏电阻没有极性，双向电流电压关系曲线反对称，因此压敏电阻更像两个背靠背的稳压二极管，这一特性使得压敏电阻既可以应用于直流电路也可以应用于交流电路。

而且压敏电阻可适用的电压和电流范围也比稳压二极管要大的多，电压可由几伏到几万伏，电流则在毫安至数千安之间，其吸收多余能量的能力，最大可达到兆焦耳。

可以用这种半导体陶瓷材料制成非线性电阻器，即压敏电阻器。

压敏电阻器的应用很广，可以用于抑制电压浪涌、过电压保护。

由于压敏电阻器在保护电力设备安全、保障电子设备正常稳定工作方面有重要作用，且由于其造价低廉，制作方便，因此在航空、航天、电力、邮电、铁路、汽车和家用电器等领域获得广泛的应用。

最早的压敏电阻是以SiC材料制成的。

自从1969年Matsuoka等人发现引入掺杂离子的ZnO具有压敏行为，人们对压敏电阻的认识和研究才开始取得较大的进展。

在以后的十几年里，人们对ZnO压敏材料进行了深入、广泛的研究，到八十年代中后期，人们对ZnO压敏材料的实验和理论研究基本成熟。

目前已有的较为成功的理论模型就是以ZnO材料为基础进行研究而逐步建立起来的。

由于ZnO压敏电阻器具有造价低廉、非线性特性优良（a＞50）、响应速度快（＜25 ns）、漏电流小（＜20 ìA）、通流容量大（≥2 500 A/cm2）等优点，在近30 多年间，作为压敏电阻器典型代表之一在通信、电力、家电和工业控制等诸多领域得到了广泛的应用，在压敏电阻器中占据主要地位，获得ZnO系的低压化也是国内外研究的重点。

但是人们发现ZnO压敏材料掺杂成分和相结构组成都比较复杂，所以在提高ZnO压敏材料性能的同时，科研工作者也一直在探索新的压敏材料。

氧化锌压敏陶瓷1.功能陶瓷所谓功能陶瓷，就是指在微电子、光电子信息和自动化技术以及生物医学、能源和环保工程等基础产业领域中所用到的陶瓷材料。

功能陶瓷所具有的独特声、光、热、电磁等物理特性和生物、化学以及适当的的力学特性，在相应的工程和技术中起到了关键的作用。

这种陶瓷材料从其形态上可以分为块体、粉体、纤维和薄膜四种类型。

2.压敏陶瓷压敏陶瓷既是功能陶瓷的一种，它是指一定温度下，某一特定电压范围内，具有非线性伏安特性且其电阻随电压的增加而急剧减小的一种半导体陶瓷材料。

目前压敏陶瓷主要有4大类—— SiC、TiO2、SrtiO3和ZnO。

其中应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷。

由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，压敏电阻α值（非线性指数）高( α>60，比SiC压敏电阻器10倍以上)，有可调整C值和较高的通流容量，因此得到广泛的应用。

在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。

3.氧化锌压敏陶瓷ZnO压敏陶瓷生产方法是在ZnO 中添加Bi2 O3、Co2 O3、MnO2、Cr2 O3、Al2 03、Sb2 03、Ti02、Si02、B2O3 和PbO 等的氧化物。

在配方中常含有Bi 元素，其主晶相为具有n型半导体特性的ZnO；此外，瓷相中除有少量添加物与ZnO形成的固溶体外，大部分添加物在ZnO晶粒之间形成连续晶相。

主晶相ZnO 是n型半导体，体积电阻率为10 ·m以上的高电阻层。

因此，外加电压几乎都集中在晶界层上，其晶界的性质和瓷体的显微结构对ZnO电阻的压敏特性起着决定性作用。

一般ZnO的粒径d为几微米到几十个微米，晶界层厚度为0．02～0．2 ；也有人认为晶界相主要集中于三到四个ZnO晶粒交角处，晶界相不连续，在ZnO 晶粒接触面间形成有一层厚度20U左右的富铋层，其性质对非线性特性起重要作用。