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東莞市源林電子科技有限公司
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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。在三個晶粒的交界處,有時在兩個晶粒(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)對晶界活性有很大的影響,因而適當(dāng)?shù)膿诫s選擇對形成和改善非線性起著很重要的作用,而且晶界勢壘是ZnO壓敏陶瓷燒結(jié)時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顯微結(jié)構(gòu)的波動尤其敏感,工藝對低壓壓敏電阻壓敏特性的作用也不可忽視。

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    ZnO 壓敏電阻的微觀結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),形成的四個主要 成分是 ZnO、尖晶石、焦綠石和一些富 Bi 相(圖 3)。圖 中也指明了組分存在的部位,還存在一些用現(xiàn)有技術(shù)尚不 易檢測出來的其它次要相。 ZnO 壓敏電阻的典型晶粒尺寸在15和20μm 之間, 并且也總是伴有雙晶。SiO2的存在抑制晶粒生長,而 TiO2  和 BaO 則加速晶粒長大。尖晶石和焦綠石相對晶粒長大有 抑制作用。焦綠石相在低溫時起作用,而尖晶石相在高溫 時有利。當(dāng)用鹽酸浸蝕晶粒時,中間相呈現(xiàn)出在電性上絕 緣的三維網(wǎng)絡(luò)。 燒結(jié)形成的 ZnO 晶粒是 ZnO 壓敏電阻的基本構(gòu)成單純 ZnO 是具有線性 I-U 特性的非化學(xué)計量 n 型半導(dǎo) 體。進(jìn)入  ZnO  中的各種添加物使其具有非線性。這些氧 化物中主要是  Bi 2O3。這些氧化物的引入,在晶粒和晶粒 邊界處形成原子缺陷,施主或類施主缺陷支配著耗盡層, 而受主和類受主缺陷支配著晶粒邊界狀態(tài)。相關(guān)的缺陷類 型是鋅空位(V Zn'、V Zn'')、氧空位(V o 、V o )、填隙鋅

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