氧化锌压敏电阻作为一种关键的防雷过压保护元件,在电力电子设备中获得广泛的应用,研究生产工艺、掺杂等对氧化锌压敏陶瓷材料的电学性能,尤其是脉冲电流特性的影响具有重要的意义,而烧结气氛则是影响其电学性能的重要工艺因素之一。本论文研究了氮氧烧结气氛当中的氮氧比例不同对氧化锌的电学性能的影响。根据试验研究结果,分析讨论了烧结气氛当中氮气和氧气含量对氧化锌压敏电阻的电学性能的影响机理。本论文主要内容包括:1、研究了烧结气氛中氧含量10%~100%范围氮/氧混合气氛烧结的氧化锌压敏陶瓷微观结构和电性能,研究结果显示,烧结气氛中氮/氧比的变化不影响氧化锌压敏陶瓷的微观形貌,相同温度下烧结的样品晶粒大小没有明显区别,且未见有不同晶相生成;随着烧结气氛中氧/氮比增加,样品的压敏电压先增加后降低,呈现非单向变化;随着烧结气氛中氧/氮比增加,样品表观介电系数先降低后升高,亦呈现非单向变化。随着烧结气氛中的氧/氮比增加,氧化锌压敏陶瓷元件耐受脉冲电流特性逐步改善,但脉冲残压比会有所提高。根据以上试验研究结果,分析认为烧结气氛中的氧元素和氮元素对氧化锌晶粒和晶界区域的导电特性都起了相应作用,当烧结气氛中氧含量增加,材料中氧空位和锌填隙缺陷都相应减少,氧化锌晶粒内部有效施主浓度降低,晶界厚度增加,从而导致宏观压敏电压增加,电容量降低,耐受脉冲电流性能改善。但是随着氮气含量减少到一定程度,氮元素对氧化锌的受主添加作用逐渐消失,有效施主浓度相应提高,从而使得压敏电压相应降低、电容量相应增大。2、在上述研究结果基础上,研究了在相同氧浓度下,分别在氧/氮气氛和氧/氩气氛中烧结的氧化锌压敏陶瓷的电性能,研究结果显示,烧结气氛中的氮气存在会提高氧化锌压敏电阻的压敏电压,降低其表观介电系数;同时,烧结气氛中存在氮气时,氧化锌压敏陶瓷元件脉冲残压比略微上升。进一步确定烧结气氛中的氮元素会起到受主添加作用,从而对氧化锌压敏陶瓷元件性能产生影响。上述结果表明,生产制作氧化锌压敏陶瓷元件时,在相同的氧浓度下,降低烧结气氛的氮气浓度有利于提高氧化锌压敏陶瓷的电性能。