施主掺杂对ZnO压敏电阻电气性能的影响
ZnO压敏电阻作为一种多晶n型半导体陶瓷材料[1-3]。由于其出色的非线性电流-电压(I-V) 特性和高能量吸收能力，被广泛用于电气系统中，以保护它们免受电压浪涌冲击的伤害。随着电力需求的不断增加，对电力系统安全性和稳定性的要求也越来越高，这导致ZnO压敏电阻在电性能稳定性方面具有更高的规格，特别是浪涌冲击稳定性[4-8]。
目前已提出的压敏电阻劣化机理模型有四种：电子捕获、偶极取向、氧解吸和离子迁移 [9-11]。研究表明，与实验结果更相符的是Gupta的离子迁移理论[12-14]。其关键要点是，处在耗尽层和ZnO晶粒中的间隙锌离子是主要的迁移离子。在电场作用下，带正电荷的间隙锌离子向晶界移动并中和耗尽层中的带负电荷的离子，导致势垒高度降低[15-18]。这种现象表明， ZnO压敏电阻的浪涌冲击稳定性可以直接归因于间隙离子的浓度和迁移速率[19-21]。大量实验证实了通过掺杂可以提高ZnO压敏电阻的浪涌冲击稳定性[22、23]。 Zhang[24] 等人通过掺杂 SiO2 显著降低了ZnO晶粒中的间隙锌离子和氧空位的密度，从而实现ZnO压敏电阻优异的电性能和更高的长期稳定性。Wang[25] 等人发现Sb2O3 的掺杂不仅可以产生尖晶石使ZnO晶粒的结构更加均匀，而且还可以限制间隙Zn2+离子迁移到边界，从而提高了ZnO压敏电阻的浪涌电流冲击稳定性。 Jiang[26]等人首次发现NiO的掺杂可以抑制ZnO压敏电阻（0002）极平面的生长，使压敏电阻在大电流冲击下具有更高的稳定性。
本研究使用铟元素替换同族铝元素，制备了不同Al3+/ In3+掺杂比例的ZnO压敏电阻，分析了其微观结构、相变和电学性能，特别是对脉冲电流应力的稳定性行为。结果表明，铝铟的适量掺杂比例不仅可以改善微观结构均匀性，还可以抑制间隙Zn离子迁移并降低其浓度，从而提高ZnO压敏电阻浪涌冲击稳定性。
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