微观晶界特性对氧化锌压敏电阻宏观电气性能的影响机制

摘要

ZnO压敏电阻具有优良的非线性伏安特性与良好的通流能力，可以在电力系统发生过电压时吸收冲击能量从而实现对电力设备的保护，在电力设备的过电压保护中得到广泛应用。ZnO压敏电阻的非线性特性起源与其晶界特殊的双肖特基势垒结构有关，微观晶界参数对ZnO压敏电阻的宏观电气性能参数起到决定性作用，而目前对于微观晶界特性对ZnO压敏电阻宏观电气性能的影响机制研究较少。本文基于Voronoi网络及改进的晶界分区模型，通过材料计算的方法研究了ZnO压敏电阻晶粒施主密度、晶界表面态密度、晶界分区参数等微观晶界特性对其宏观电气性能的影响规律。本文将高性能ZnO压敏电阻的研制过程视为多变量、多目标问题，并依据任意优化变量对优化目标的影响是否相同、优化变量对两类优化目标的作用效果是否相同对优化目标和优化变量进行分类，揭示了微观晶界对电气性能的影响机制。通过优化变量、优化目标的合理分类，将复杂的多变量、多目标问题有效简化，并依据分类变量和分类目标的特征制定分步优化策略，从微观物理层面对ZnO压敏电阻性能进行改善，对高性能ZnO压敏电阻的研制有重要意义。

关键词

ZnO压敏电阻 / 材料计算 / 双肖特基势垒 / 晶界分区 / 影响机制