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壓敏電壓U1mA

壓敏電阻的線性向非線性轉(zhuǎn)變的電壓轉(zhuǎn)變時(shí)，位于非線性的起點(diǎn)電壓正好在I-V曲線的的拐點(diǎn)上，該電壓確定為元件的啟動(dòng)電壓，也稱為壓敏電壓，是由阻性電流測(cè)試而得的。由于I-V曲線的轉(zhuǎn)變點(diǎn)清晰度不明顯，多數(shù)情況下是在通1mA電流時(shí)測(cè)量的，用U1mA來表示。對(duì)于一定尺寸規(guī)格的ZnO壓敏電阻片，可通過調(diào)節(jié)配方和元件的幾何尺寸來改變其壓敏電壓。亦有使用10mA電流測(cè)定的電壓作為壓敏電壓者，以及使用標(biāo)稱電流測(cè)試者，標(biāo)稱電壓定義為0.5mA/cm2，電流密度測(cè)定的電場強(qiáng)度E0.5表示，對(duì)于大多數(shù)壓敏電阻器而言，這個(gè)值更接近非線性的起始點(diǎn)。3. 漏電流IL壓敏電阻器進(jìn)入擊穿區(qū)之前在正常工作電壓下所流過的電流，稱為漏電流IL。漏電流主要由三部分貢獻(xiàn)：元件的容性電流，元件的表面態(tài)電流和元件晶界電流。一般對(duì)漏電流的測(cè)量是將0.83倍U1mA的電壓加于壓敏電阻器兩端，此時(shí)流過元件的電流即為漏電流。根據(jù)壓敏電阻器在預(yù)擊穿區(qū)的導(dǎo)電機(jī)理，漏電流的大小明顯地受到環(huán)境溫度的影響。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，漏電流較大；反之，漏電流較小。可以通過配方的調(diào)整及制造工藝的改善來減小壓敏電阻器的漏電流。研究低壓元件的漏電流來源是很重要的，為了促進(jìn)ZnO晶粒的長大，低壓元件中通常會(huì)添加大量的TiO2，過量摻雜造成壓敏元件漏電流增大[6]～[9]，在元件性能測(cè)試時(shí)容易引入假象，例如壓敏電壓和啟動(dòng)電壓偏離較大。測(cè)試元件的非線性時(shí)，我們希望漏電流以通過晶界的電流為主。但低壓元件普遍存在吸潮現(xiàn)象，初燒成的低壓元件漏電流可以保持在4～20μA內(nèi)，放置8～24h后，元件的漏電流可以增大到200μA。這樣的元件的晶界非線性并沒有被破壞，但卻表現(xiàn)出非線性低，壓敏電壓也稍有降低的表象。

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低壓ZnO壓敏電阻的特性與晶界的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有密切關(guān)系，關(guān)于壓敏電阻的顯微結(jié)構(gòu)，人們也以Bi系ZnO壓敏電阻為基礎(chǔ)，建立了不同的模型進(jìn)行研究，如微電阻模型，即將壓敏電阻等效為包含在多晶材料中的分立的晶界，還有運(yùn)用薄膜技術(shù)制造的單結(jié)等來模擬ZnO

壓敏陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)材料中主要的相是半導(dǎo)化的ZnO晶粒，許多ZnO晶粒直接接觸，晶粒間沒有其它相，形成了雙ZnO-ZnO晶界(同質(zhì)結(jié))。由于Bi等大尺寸離子在晶界偏析，改變了晶界的結(jié)構(gòu)，電流通過這些晶界，這些晶界稱為電活性晶界，電活性晶界是決定壓敏電阻性質(zhì)的關(guān)鍵。在三個(gè)晶粒的交界處，有時(shí)在兩個(gè)晶粒（可能有特殊取向）之間，存在粒間相，粒間相在導(dǎo)電過程中大多是電學(xué)非活性的。該相主要包括各種添加物形成的化合物。陶瓷材料中的所有成分都可以溶解在粒間相中，在燒結(jié)過程中，晶粒交界處可能形成尖晶石晶體，但是它們不參與導(dǎo)電過程。氧化物的改性添加可以改變晶粒電導(dǎo)或晶界的結(jié)構(gòu)及化學(xué)狀態(tài)，尤其是偏析于晶

界的雜質(zhì)對(duì)晶界活性有很大的影響，因而適當(dāng)?shù)膿诫s選擇對(duì)形成和改善非線性起著很重要的作用，而且晶界勢(shì)壘是ZnO壓敏陶瓷燒結(jié)時(shí)在高溫冷卻過程中形成的，燒結(jié)工藝直接影響雜質(zhì)缺陷在晶界中的分布，從而影響晶界化學(xué)結(jié)構(gòu)。另外，低壓ZnO壓敏電阻的晶粒尺寸要足夠大，單位厚度的晶界數(shù)少，因此低壓壓敏電阻對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的波動(dòng)尤其敏感，工藝對(duì)低壓壓敏電阻壓敏特性的作用也不可忽視。

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