新型高性能ZnO-Cr2O3系压敏变阻器
压敏变阻器的电阻值会随外加电压的变化而变化，即压敏变阻器在低电压下呈现高阻态，当施加电压超过特定阈值后，电阻值显著减小，其非线性的电流-电压（I−V）特征通常用幂律函数I=bVα表示，其中b为常数，α为非线性系数，利用这种非线性的I−V特性，压敏变阻器常被用于抑制瞬态过电压，起到过电压保护的作用。1-3良好的压敏性能需要高α值和低泄漏电流（IL），α越高代表稳压效果越好，低IL值表示压敏变阻器具有低损耗，预示着更好的使用寿命。4
为了满足不同的应用需求，除了α和IL外，还需要压敏变阻器具有适当的压敏电压（Eb）。压敏变阻器的Eb是单位厚度所有晶界（GBs）击穿电压之和，其大小与晶粒大小直接相关。因此，调控晶粒大小是制备不同Eb压敏变阻器的重要方法。在高压直流输电和重型供电系统中，为了获得较小的器件尺寸就需要高Eb。然而，Eb的增加往往会使α和IL同时劣化。3,5目前研究较多的ZnO基压敏变阻器，通常以Bi2O3、V2O5和Pr6O11作为形成非线性伏安特性的添加剂，为了进一步提高性能还需要添加相应的性能增强添加剂，如Sb2O3、Co2O3、MnO4、NiO等。其中，ZnO-Bi2O3系压敏变阻器是目前性能较佳的体系材料，已经商业化应用。目前商业化的ZnO-Bi2O3系压敏变阻器的α值通常小于30，IL值高于1μA/cm2，Eb值在200−500V/mm范围内。6-8
本研究研发了一种新型的高性能ZnO-Cr2O3系压敏变阻器，它使用Cr2O3作为形成非线性伏安特性的添加剂，Ca、Co和Sb作为增强性能的添加剂。该新型ZnO-Cr2O3系压敏变阻器具有极高的非线性系数；极低的IL值，小于0.2μA/cm2；较高的Eb值为925V/mm，表现出优异的压敏性能。此外，该体系材料不含有挥发性元素、有毒元素以及昂贵的稀土元素。9
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