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摘 要：压敏电阻陶瓷材料在一定的电压范围内会出现优异的非线性欧姆特性，可以保障电力设备的运行安全與电子仪器的稳定运行，且造价低廉，制作方便，在电力、航空、航天、交通、通讯、国防等领域都得到了广泛应用。压敏电阻陶瓷材料的类型多种多样，不同类型的材料，特性也存在差异，该文主要就压敏电阻陶瓷材料的种类与特性进行分析。
关键词：压敏电阻陶瓷材料 种类 特性
中图分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（c）-0043-02
压敏电阻的陶瓷材料达到一定的温度或者是在特定的电压幅度就会有安特性这种非线性的伏特，它的电阻会根据相应电压的增加而相应减小的一种半导体瓷质材料。一般这种电阻类的器物——抗压敏电阻器的应用范围非常的广，有电压保护的作用，可以运用到各种形式的避雷设备中，对于电压的稳定性要求不高。这种抗压敏的电阻在保护各种设备的时候有着非常重要的作用，在各个行业内都有运用，比如：航空、铁路、汽车和各种家用电器领域内获得广泛应用，国内外众多的学者中也对抗压敏器材中的陶瓷材料进行了深入而又广泛研究。
抗压敏的陶瓷材质变阻器按照应用电压范围分为高压抗压敏的变阻器，中压抗压敏的变阻器、低压抗压敏的变阻器，这其中又可以抗压敏电压的差异，从4.8～22 V划分为不同的类型。现在国内外重点研究的是低压抗压敏的陶瓷材质的变阻器。
1 低压抗压敏电阻陶瓷材质
随着技术的发展，现在的电子设备不断向小型化、多功能方向不断发展，集成的路在密度和集成通电速度方面得到了有效改善，为了让电子线路在通电过程中免受电浪的冲击和破坏，在超低压领域内对抗压敏电阻器的要求也提出来更高要求。人们一直针对ZNO系/TIQ系/SRYIOQ3系/HBQE3系抗压敏陶瓷材料在低压环境中应用进行了研究，这些年来也取得了一些成果。
1.1 ZNO的陶瓷压敏电阻
ZNO系是其中性能最优质的一种，1969年，日本公司首先在全球发布并且应用，其中的压敏电阻陶瓷材料虽然主要成分是ZNO但是还添加了多种氧化物烧制凝结而成的，还运用了大量的添加剂，其作用就是在辨析结晶界面上形成阻挡，另外的一部分就是在添加剂凝结降温过程中形成阻挡的层次，而其他添加剂主要起到的功能是控制结晶粒子，可以防止对低压压敏电阻产生不良影响，低压研究热点一直是学界追求的热点，现在低压ZNO压敏电阻器的应用有三类。
1.2 TIQ系的陶瓷压敏电阻
这个系列的电阻陶瓷的基础片是在摩尔等混合物中添加多种微量金属氧化物而提取加压凝结成型的，在1 300 ℃～1 400 ℃的惰性气体中燃烧凝结撑的半导体，在这个半导体层面上，可以在800 ℃～900 ℃的空气热量环境下烧覆银电极，在另一个面上制成欧姆的电极，这就是利用添加微量金属氧化物而形成的半导体，也是对电容器的一种变相应用。
1.3 SRYIOQ3系的陶瓷压敏电阻
在20世纪的80年代，美国科学家贝尔就曾经为了取代SUD压敏电阻器，研发出SRYIOQ3系的陶瓷压敏电阻器，其主要的材料是SRYIOQ3，一般情况下添加的是NUB2和BA0等其他的氧化物。其成本比较低，成产工艺也相对比较简单，最突出的特点是低压化更加容易实现，所以成为了低压压敏的电阻器中性能最好的一类。为了进一步改善材料的性能，还可以在其中添加其他的金属氧化物，利用CrO2、Sb2O3等还可以有效提升材料的均匀性，但是也要注意到，优势在添加物质时，会提高材料的烧结温度，关于这一问题，还需要进行深层次研究。
2 电容压敏电阻陶瓷材料
伴随着微型电子技术不断应用，高频率的冲脉尖端也开始得到广泛应用，也带来了一系列的应用问题。
因为ZN3的压敏电阻是由电阻型的原材料所组成的，虽说有着比较强的抗敏性质，但是其中的介入电常数比较小，介入电质的损耗也很大，虽然有比较强的特性，吸收的噪音往往是高频噪音，对陡峭的冲浪噪音涌向的速度干扰也会很慢，早年间日本学者已经发现了以此为基体，掺杂SB201、RE02等添加劑的电容类压敏型双功能的陶瓷材质。随后，日本松下公司在1984年试验成功了关于SETIO3的基电容，双功能的抗压敏电阻器同时也具备大容量的电容器，人们更加看好电子的线路保护和消除电噪音两个内容，现在已经广泛应用在了保护微型计算机集成断路和大规模的电路中。
3 SnO2压敏材料
SnO2压敏材料诞生于20世纪90年代，也是近年来学界研究的重点材料，该种材料在无掺杂情况下一般不会烧结，内部为多孔状结构，主要使用电子陶瓷制备法进行制备，在高温烧结之后，材料的密度只有理论密度的60%左右，因此，该种材料也在气敏传感器中得到了推广。在其中加入ZnO、MnO、CoO等材料，可以有效改善SnO2压敏材料的烧结性能。SnO2压敏陶瓷是一种有潜力的新型压敏陶瓷材料，具有可与ZnO压敏元件相比的高非线性欧姆特性和高电位梯度。以SnO2晶粒为主晶相，具有相对简单的晶相结构，是SnO2压敏陶瓷微观结构的特点。目前，在国外SnO2压敏陶瓷处于研发到生产的过渡阶段，已有关于SnO2压敏电阻的商业试制品问世的报道。
4 压敏电阻陶瓷材料的未来发展方向
随着科技的发展，对压敏电阻材料的研究还有待进一步加深。压敏电阻的低压化、片式化是目前应用的主要趋势。在我们国家压敏电阻器的生产应用已经形成规模产业，但是由于型号比较单一，经常从国外大量引进，国内的个别厂家会尝试试发新产品，但是仍然单一重复，和外国的比较还是有一定差距，其中主要的缺陷是流通电流容量低，能量的耐容量比较小，老化的效率高等，应该朝着这样几个方向努力：（1）陶瓷粉质的体制技术研究。（2）基础的体制和配备研究。（3）超低压双向功能的研究。（4）MNLL的工艺式化片研究和多层角度方向研究。这种材料不仅能够满足响应快的要求，还可以提高抗电压限制性能、温度系数更低，能够允许更大电流流通。
参考文献
[1] 柯磊，马学鸣.高能球磨和低温烧结制备高电位梯度ZnO厚膜压敏电阻[J].中国稀土学报，2011，29（2）：248-253.
[2] 李刚，王茂华，吴斌.Pr系ZnO压敏陶瓷的sol-gel法制备及电性能研究[J].电子元件与材料，2011，30（2）：15-17.
[3] 万帅，吕文中.铋硼玻璃掺杂对ZnO-Bi2O3-TiO2系压敏电阻性能影响[J].无机材料学报，2010，25（8）：811-814.
[4] 刘佳骥，赵鸣，高峰，等.BaBSi玻璃对ZnVSb基压敏电阻结构与性能的影响[J].压电与声光，2008，30（1）：112-114.
[5] Bueno P R，Pianaro S A，Pereira E C，et al.Investigation of the electrical properties of SnO2 varistor system using impedance spectroscopy[J].Journal of Applied Physics，1998，84（7）：3700-3705.
关键词：压敏电阻陶瓷材料 种类 特性
中图分类号：TQ174 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（c）-0043-02
压敏电阻的陶瓷材料达到一定的温度或者是在特定的电压幅度就会有安特性这种非线性的伏特，它的电阻会根据相应电压的增加而相应减小的一种半导体瓷质材料。一般这种电阻类的器物——抗压敏电阻器的应用范围非常的广，有电压保护的作用，可以运用到各种形式的避雷设备中，对于电压的稳定性要求不高。这种抗压敏的电阻在保护各种设备的时候有着非常重要的作用，在各个行业内都有运用，比如：航空、铁路、汽车和各种家用电器领域内获得广泛应用，国内外众多的学者中也对抗压敏器材中的陶瓷材料进行了深入而又广泛研究。
抗压敏的陶瓷材质变阻器按照应用电压范围分为高压抗压敏的变阻器，中压抗压敏的变阻器、低压抗压敏的变阻器，这其中又可以抗压敏电压的差异，从4.8～22 V划分为不同的类型。现在国内外重点研究的是低压抗压敏的陶瓷材质的变阻器。
1 低压抗压敏电阻陶瓷材质
随着技术的发展，现在的电子设备不断向小型化、多功能方向不断发展，集成的路在密度和集成通电速度方面得到了有效改善，为了让电子线路在通电过程中免受电浪的冲击和破坏，在超低压领域内对抗压敏电阻器的要求也提出来更高要求。人们一直针对ZNO系/TIQ系/SRYIOQ3系/HBQE3系抗压敏陶瓷材料在低压环境中应用进行了研究，这些年来也取得了一些成果。
1.1 ZNO的陶瓷压敏电阻
ZNO系是其中性能最优质的一种，1969年，日本公司首先在全球发布并且应用，其中的压敏电阻陶瓷材料虽然主要成分是ZNO但是还添加了多种氧化物烧制凝结而成的，还运用了大量的添加剂，其作用就是在辨析结晶界面上形成阻挡，另外的一部分就是在添加剂凝结降温过程中形成阻挡的层次，而其他添加剂主要起到的功能是控制结晶粒子，可以防止对低压压敏电阻产生不良影响，低压研究热点一直是学界追求的热点，现在低压ZNO压敏电阻器的应用有三类。
1.2 TIQ系的陶瓷压敏电阻
这个系列的电阻陶瓷的基础片是在摩尔等混合物中添加多种微量金属氧化物而提取加压凝结成型的，在1 300 ℃～1 400 ℃的惰性气体中燃烧凝结撑的半导体，在这个半导体层面上，可以在800 ℃～900 ℃的空气热量环境下烧覆银电极，在另一个面上制成欧姆的电极，这就是利用添加微量金属氧化物而形成的半导体，也是对电容器的一种变相应用。
1.3 SRYIOQ3系的陶瓷压敏电阻
在20世纪的80年代，美国科学家贝尔就曾经为了取代SUD压敏电阻器，研发出SRYIOQ3系的陶瓷压敏电阻器，其主要的材料是SRYIOQ3，一般情况下添加的是NUB2和BA0等其他的氧化物。其成本比较低，成产工艺也相对比较简单，最突出的特点是低压化更加容易实现，所以成为了低压压敏的电阻器中性能最好的一类。为了进一步改善材料的性能，还可以在其中添加其他的金属氧化物，利用CrO2、Sb2O3等还可以有效提升材料的均匀性，但是也要注意到，优势在添加物质时，会提高材料的烧结温度，关于这一问题，还需要进行深层次研究。
2 电容压敏电阻陶瓷材料
伴随着微型电子技术不断应用，高频率的冲脉尖端也开始得到广泛应用，也带来了一系列的应用问题。
因为ZN3的压敏电阻是由电阻型的原材料所组成的，虽说有着比较强的抗敏性质，但是其中的介入电常数比较小，介入电质的损耗也很大，虽然有比较强的特性，吸收的噪音往往是高频噪音，对陡峭的冲浪噪音涌向的速度干扰也会很慢，早年间日本学者已经发现了以此为基体，掺杂SB201、RE02等添加劑的电容类压敏型双功能的陶瓷材质。随后，日本松下公司在1984年试验成功了关于SETIO3的基电容，双功能的抗压敏电阻器同时也具备大容量的电容器，人们更加看好电子的线路保护和消除电噪音两个内容，现在已经广泛应用在了保护微型计算机集成断路和大规模的电路中。
3 SnO2压敏材料
SnO2压敏材料诞生于20世纪90年代，也是近年来学界研究的重点材料，该种材料在无掺杂情况下一般不会烧结，内部为多孔状结构，主要使用电子陶瓷制备法进行制备，在高温烧结之后，材料的密度只有理论密度的60%左右，因此，该种材料也在气敏传感器中得到了推广。在其中加入ZnO、MnO、CoO等材料，可以有效改善SnO2压敏材料的烧结性能。SnO2压敏陶瓷是一种有潜力的新型压敏陶瓷材料，具有可与ZnO压敏元件相比的高非线性欧姆特性和高电位梯度。以SnO2晶粒为主晶相，具有相对简单的晶相结构，是SnO2压敏陶瓷微观结构的特点。目前，在国外SnO2压敏陶瓷处于研发到生产的过渡阶段，已有关于SnO2压敏电阻的商业试制品问世的报道。
4 压敏电阻陶瓷材料的未来发展方向
随着科技的发展，对压敏电阻材料的研究还有待进一步加深。压敏电阻的低压化、片式化是目前应用的主要趋势。在我们国家压敏电阻器的生产应用已经形成规模产业，但是由于型号比较单一，经常从国外大量引进，国内的个别厂家会尝试试发新产品，但是仍然单一重复，和外国的比较还是有一定差距，其中主要的缺陷是流通电流容量低，能量的耐容量比较小，老化的效率高等，应该朝着这样几个方向努力：（1）陶瓷粉质的体制技术研究。（2）基础的体制和配备研究。（3）超低压双向功能的研究。（4）MNLL的工艺式化片研究和多层角度方向研究。这种材料不仅能够满足响应快的要求，还可以提高抗电压限制性能、温度系数更低，能够允许更大电流流通。
参考文献
[1] 柯磊，马学鸣.高能球磨和低温烧结制备高电位梯度ZnO厚膜压敏电阻[J].中国稀土学报，2011，29（2）：248-253.
[2] 李刚，王茂华，吴斌.Pr系ZnO压敏陶瓷的sol-gel法制备及电性能研究[J].电子元件与材料，2011，30（2）：15-17.
[3] 万帅，吕文中.铋硼玻璃掺杂对ZnO-Bi2O3-TiO2系压敏电阻性能影响[J].无机材料学报，2010，25（8）：811-814.
[4] 刘佳骥，赵鸣，高峰，等.BaBSi玻璃对ZnVSb基压敏电阻结构与性能的影响[J].压电与声光，2008，30（1）：112-114.
[5] Bueno P R，Pianaro S A，Pereira E C，et al.Investigation of the electrical properties of SnO2 varistor system using impedance spectroscopy[J].Journal of Applied Physics，1998，84（7）：3700-3705.