tio_2c2_压敏陶瓷的制备与掺杂分析

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1、c)主要利用表面性质的：各种气体传感器、温度传感器。1.2压敏电阻电学性质压敏电阻是一类电阻值随加在其上的电压而灵敏变化的电阻，其主要特点是压敏电阻具有非线性伏安特性。微观结构通常由半导化晶粒和绝缘化晶界组成。压敏电阻典型的电流－电压特性曲线如图1-2所示。其非线性电流－电压关系可根据表现行为和电流密度范围的不同大致分为三个区域，我们将对这三部分分别进行讨论：图1-2压敏材料典型的电流密度-电场强度关系(1)低电流线性区（Prebreakdownregion）：也称为未击穿区，这一区域电流密度大2致

2、在0-0.1mA/cm。此时体现的是压敏材料的晶界行为，曲线的斜率就是晶界的电阻率。从图中可以看出，用直流测量和用交流测量的结果在这一区域内大不相同：交流电流强度比直流电流强度高将近两个数量级，这是由于在交流电环境应用时存在介电损耗的结果。金属氧化物非线性电阻I-V特性受电子的热激活发射效应控制，流过的电流具有饱和的高电阻特性。在外界电压作用下，经过金属氧化物的泄漏电流值很小，直接决定于施加电压和环境温度，其阻值具有负温度系数特征，此区域的I-V特征可--2用式（1-1）来决定，即电流密度可表示为1

3、/2ϕβ−EBJJ=−exp()（1-1）0κT3上式中，E为电场强度，β=e/4πε和J均为常数，κ为波尔兹曼常数，ϕ为激活0B能。式（1-1）表明，如果温度和电场强度越高，电子获得的能量就越大，都将使电子通过势垒更容易，电流也就更大。(2)非线性区(Nonlinearregion)：这一区域内电流密度随电场强度变化非常明显，实际应用中能够抑制过高的电压和吸收多余的能量。在电压变化不大的情况下，非线性区域的电流密度跨越6-7个数量级。因此，压敏电阻作为保护器件时具有高效率、高可靠性，从而具有极为广

4、泛的应用范围。压敏材料非线性性能的好坏可由这一区域的曲线直观地看出：曲线越平坦，则材料的非线性性能越好。外加电压增加到一定数值后，I-V特性从低电场区进入中电场区。这时热激活电流的导电机制已经不起作用，起决定作用的是隧道电流导电机制。流过非线性电阻的电流密度由式（1-2）决定，即：γJJ=−exp()（1-2）0E42m3/2式中，J为常数，γ=()ϕ，E为耗尽层中电场强度。当计入Mahan的空穴模0B3e=[2]型后计算得到的非线性系数α值与实测的金属氧化物电阻的非线性指数非常接近。在中电场区域，

5、电流对电压的影响非常敏感，电压稍有增加，电流急剧增加。32(3)高电流翻转区(Upturnregion)：当电流密度大于约10A/cm时，电流一电压关系又表现出小电阻的线性特征。在这一区域内压敏电阻的行为主要决定于晶粒特性，曲线的斜率就是晶粒的电阻率。因此，对晶粒电阻影响较大的掺杂物可以改变高电流翻转区的行为。当流过金属氧化物电阻的电流密度进一步增大时，其I-V特性曲线进入高电场区域，即非线性电阻回升区域，其性能相当于一个低阻值的线性电阻，此时元件中所有的耗尽层都已消失，晶界全部导通，非线性特征很快

6、消失，V－I特性曲线完全由晶粒的电阻决定，具体表现为该区的特性曲线由晶粒的体效应决定。由以上导电机理分析，高电场区域的电流密度可表示为：--3EJ=（1-3）ρ式中E为电场强度，ρ为晶粒的电阻率。1.3压敏电阻主要性能参数1）非线性系数α非线性系数是压敏电阻材料最重要的电参数，它表示压敏电阻器在电压发生微小变化时所引起的电流相对量与电压相对量之间的比值。压敏电阻器的伏安特性可以表示为：UαI=()（1-4）C式中C为材料系数，量纲为欧姆。在实际工作中，为了测量α值，分别在外加电压U和U两点上测量流过

7、压敏电阻12器的电流I和I值，根据下式算得α：12IU22α=lg()lg()(1-5)IU11通常测量的时候取I=10I。212）压敏电压压敏电压是生产和使用压敏电阻器的一个重要参数，它是指在正常环境条件下，压敏电阻器流过规定的直流电流时的端电压，一般指通过1mA电流时测得的，用U1mA来表示3）漏电流作为浪涌吸收器用的压敏电阻，在没有瞬时过电压冲击时，它也要承受正常的线路工作电压，这时流过压敏电阻的电流，对系统来说是无谓功耗。因此希望这时的压敏电阻流过的电流越小越好，称这种电流为漏电流。一般规定

8、在75%的标称电压作用下的电流值为漏电流。--44）电压温度系数随着温度上升，压敏电压下降，电压温度系数是衡量这个温度特性的参数，其定义是：在规定的温度范围内，温度每变化1℃时，零功率条件下测得的压敏电压的相对变化率，可以表示为：UU−1∆U21α==（1-6）TUTT()−UT∆1211式中α为电压温度系数，U是室温T下的压敏电压，U是极限温度T下的压敏电压。T11225）表观介电常数εeffCdε=（1-7）effεS0式中S为元件的电极面积，d为样品厚度。ε表征