氧化鋅變阻體電性研究

Abstract

變阻器具有很高的非線性電流–電壓特性的陶瓷半導體元件; 相似於兩個背對背的紀 納二極體, 但有較大抵抗電流電壓的能力。在目前, 氧化鋅變阻器廣泛應用在防止開 關突波, 閃電突波, 和雜訊跳動對負載元件的損害。 氧化鋅變阻器有兩種電子陷阱:(1)界面陷阱, 位於ZnO-znO 晶界。(2) 晶粒深陷阱, 位於ZnO 晶粒。陷阱態可能影響變阻器的電性如電壓過頭和脈衝響應特性。 導納對頻率的響應在不同的溫度下, 可以決定變阻器氧化鋅晶粒的陷阱阱深并且看到 深陷阱共振效應。從電導對頻率的關系圖中可以決定深陷阱的松馳時間, 較低溫度有 較高的松馳時間。兩個深陷阱深分別在導電帶下方0.31eV和0.245eV 處。較深的陷阱 具有較高的松馳時間。 在決定變阻器等效電路首先考慮雙重蕭特基能障模型, 然后再考慮深陷阱效應於晶粒 中。最后才把晶界效應包含在電路中。這等效電路能夠解釋導納對頻率響應和消耗功 率峰值。 對於氧化鋅- 氧化鉍- 二氧化錳系統, 植入二氧化錳可形成高的能障使得漏電流減小 , 減小晶粒體積, 增加非線性系數, 導納對頻率響應中可以看到深陷阱共振效應且從 雜訊對頻率關系可以看到明顯的產生復合效應。在Cole-Cole 經驗關系式中,1wt% 二 氧化錳的添加比0.5wt%有較小的偏離角和較大的晶界電阻, 此因為較高的能障致使偏 離角較小。 對於氧化鋅- 硝酸銅系統, 適當的硝酸銅植入於氧化鋅中, 非歐姆行為能夠形成。1w t%硝酸銅的添加可得能障高為0.46eV, 晶粒大小為7 微米。當植入較多的硝酸銅時, 有較小的漏電流。導納對頻率響應能夠以馬克斯威爾- 華格納模型解釋。