氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用
氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻是一种特殊的可变电阻，它可以根据外加压力的大小而发生变化。
它具有很好的直流和交流电性能，广泛应用于各种电子设备中，例如手机、MP3播放器、笔记本电脑、汽车导航系统、家庭影院系统等，这是最常用的电子元器件之一。
氧化锌压敏电阻的原理是由一个氧化锌片和一个金属片组成，金属片上覆盖有一层氧化锌薄膜，当外界的外加压力发生变化时，氧化锌薄膜会发生变形，使得氧化锌片与金属片之间的电阻发生变化，从而调节整个电路的电流。
氧化锌压敏电阻具有体积小、重量轻、可以调节电阻值、耐久性强、容易操作等优点，适用于各种电子产品和工业设备，可以满足不同应用场合的需求。
氧化锌压敏电阻有两种结构：单片结构和双片结构。
单片结构由一块氧化锌片和一块金属片组成，外加压力可以使氧化锌片发生变形，从而改变氧化锌片与金属片之间的电阻。
双片结构由两块氧化锌片和两块金属片组成，这种结构可以更好地表现压力变化对电阻的影响。
氧化锌压敏电阻的制作原理是将氧化锌薄膜覆盖在金属表面上，然后将金属片和氧化锌片组装成一个电阻元件，焊接在PCB板上，使其形成电路回路。
氧化锌压敏电阻的制作过程主要包括：氧化锌薄膜的制作、金属片的制作、氧化锌片的制作、焊接，以及电阻器的测试，确保电阻器的质量符合要求。
由于其性能稳定，可靠性高，使用寿命长，耐高温等优点，氧化锌压敏电阻在电子产品中的应用越来越广泛，它可以用来调节电流、调节电压、检测外部压力以及实现传感功能等，可以满足不同应用场合的需求。
氧化锌压敏电阻在电子设备中的应用越来越多，它能够提供准确可靠的信号控制，解决复杂的控制问题，为电子设备的控制提供高性能的保障，是当今高新技术领域的重要元器件之一。
压敏电阻的作用型号及其参数
压敏电阻的作用型号及其参数压敏电阻（Varistor）是一种用于电子电路保护的元器件，主要用于抵御过电压或过电流引起的损害。
它的主要作用是在过电压或过电流时，快速降低电路的电压，并将多余的能量转化为热能来保护电路。
压敏电阻的主要构造是由金属氧化物块堆积而成，因此也被称为氧化锌压敏电阻。
它的内部结构是由氧化锌颗粒之间的金属电极构成，当施加正向电压时，氧化锌颗粒之间的电导率较低，电流通过较小，当施加反向电压时，氧化锌颗粒之间存在高电导通道，电流通过较大，从而起到电压调节的作用。
1. 额定电压（Rated Voltage）：压敏电阻可承受的最高电压，一般以DC电压表示。
2. 最大脉冲能量（Maximum Pulse Energy）：压敏电阻能够吸收的最大脉冲能量，它与电压和时间的乘积有关。
3. 峰值电流（Peak Current）：压敏电阻能够承受的最大峰值电流，一般以单位时间内电流的最大值表示。
4. 电压-电流特性曲线（Voltage-Current Characteristic Curve）：用于表示压敏电阻在不同电压下的电流变化关系，一般呈非线性曲线。
5. 响应时间（Response Time）：压敏电阻由正常工作状态转变为响应状态所需的时间。
6. 温度特性（Temperature Coefficient）：压敏电阻在温度变化时电阻值的变化程度，一般以百分比或每度C表示。
1. MOV（Metal Oxide Varistor）：是最常见的压敏电阻，广泛应用于电力设备、仪器仪表、通信设备等领域。
2. CTVS（Ceramic Transient Voltage Suppressor）：采用陶瓷封装，具有高压响应能力和高能量吸收能力，常用于电网保护和电子设备保护。
3. SMD Varistor：表面贴装型压敏电阻，适用于集成电路和小型电子设备。
4. ZOV（Zinc Oxide Varistor）：特点是响应速度快，常用于无线设备的保护。
集成电路氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用性能参数
【集成电路(IC)】氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用【集成电路氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用性能参数】“压敏电阻是中国大陆的名词，意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。
相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。
压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。
现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。
所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。
在中国台湾，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为"突波吸收器"。
压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。
一、氧化锌压敏电阻器微观结构及特性氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。
它的微观结构如图1所示。
氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中含有大量金属氧化物形成大量界面态，这样每一微观单元是一个背靠背肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基垫垒串并联的组合体。
图2是压敏电阻器的等效电路。
氧化锌压敏电阻器的典型V-I特性曲线如图3所示：预击穿区：在此区域内，施加于压敏电阻器两端的电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理。
因此，压敏电阻器相当于一个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg)，这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级，可看作为开路。
该区域是电路正常运行时压敏电阻器所处的状态。
击穿区：压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时，其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当)，其伏安特性呈优异的非线性电导特性，即：I=CVα其中I通过压敏电阻器的电流C与配方和工艺有关的常数V压敏电阻器两端的电压α为非线性系数，一般大于30由上式可见，在击穿区，压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化，压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。
不同稀土氧化物添加对氧化锌压敏电阻瓷性能的影响
不同稀土氧化物添加对氧化锌压敏电阻瓷性能的影响摘要:分别采用La2O3、Sm2O3、CeO2、Y2O3掺杂改性氧化锌压敏电阻,研究了不同稀土氧化物对氧化锌压敏电阻微观结构和电性能的影响。
结果表明,在摩尔比例相同的情况下,并在烧结温度为1160℃左右烧结成瓷,制备的氧化锌压敏电阻陶瓷具有不同的电性能,其中以Y2O3掺杂改性的阀片性能最佳,其电位梯度达到348v/mm,漏电流为2μA,非线性系数为39,能量吸收密度为284J/cm3,性能优于其他稀土氧化物掺杂改性,更优于传统阀片。
关键词:ZnO压敏电阻稀土掺杂电性能氧化锌压敏电阻是一种多组分金属氧化物多晶半导体陶瓷,以氧化锌为主要原料,添加多种氧化物成分用陶瓷工艺烧结而成[1]。
近几年有用稀土金属氧化物作为晶粒生长抑制剂的文献报道[2],认为烧结过程中稀上金属氧化物与Bi,Sb,Zn,Mn等反应生成大量比Zn7Sb2Oi2更细小(小于1μm)的尖晶石,起到细晶的作用,从而提高电阻片电压梯度。
但同时电阻片的非线性系数降低,泄漏电流也增加很多。
ZnO避雷器具有保护特性好、吸收过电压能量大、耐污秽特性好、结构简单等优点,被广泛应用于高压输变电工程中作为浪涌吸收和过电压保护装置[3]。
随着超高压(500kV～750kV)和特高压(高于750kV)输变电技术的发展,对作为避雷器核心元件的ZnO压敏电阻片的安全性、可靠性和小型化提出了越来越高的要求,研究具有高电位梯度和大过流容量的ZnO压敏电阻片便成为国内外开发新一代氧化锌避雷器的技术关键[4～7]。
本文使用不同的稀土氧化物添加改性氧化锌压敏电阻,有效的提高了阀片的电位梯度,制得了性能远优于传统阀片的氧化锌压敏陶瓷。
1 实验以ZnO,Bi2O3,Sb2O3,Co2O3,Cr2O3,MnO2,NiO,SiO2,Al(NO3)3·9H2O为原料,分别添加La2O3、Sm2O3、CeO2、Y2O3掺杂改性,纯度均在99.7%以上,按一定比例配料。
氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用
氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用压敏电阻是由在电子级ZnO 粉末基料中掺入少量的电子级Bi 2O 3、Co 2O 3、MnO 2、Sb 2O 3、TiO 2、Cr 2O 3、Ni 2O 3等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷；它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量。
1 氧化锌压敏电阻电性能参数1.1 压敏电压U 1mA压敏电阻的电流为1mA 时所对应的电压作为I 随U 迅速上升的电压大小的标准，该电压用U 1mA 表示，称为压敏电压。
压敏电压是ZnO 压敏电阻器伏安曲线中预击穿区和击穿区转折点的一个参数，一般情况下是1mA （Φ5产品为0.1mA ）直流电流通过时，产品的两端的电压值，其偏差为±0.1%。
1.2 最大连续工作电压MCOV最大连续工作电压MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压U DC 或最大交流电压有效值 U RMS 。
最大直流电压的值为80%~92%U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大直流电压；最大交流电压的值为60%~65% U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大交流电压。
1.3 漏电流 I L漏电流(mA)也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。
IEC 对漏电流 I L 较为普遍的定义是：环境温度25℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压 U DC 时，流过压敏电阻的直流电流。
一般而言，在材料配方和烧结工艺固定的情况下，漏电流适中的压敏电阻具有较好的安全性和较长的寿命。
1.4 非线性指数α非线性指数α指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。
它是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志。
ZnO 压敏电阻器是一种非线性导电电阻。
氧化锌压敏电阻特性
电力电子• Power Electronics210 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】氧化锌压敏电阻 结构 特征 伏安特性现阶段氧化锌压敏电阻已经取得了很好的应用，在电力系统和电子系统的过压保护中发挥着重要的作用，但是在实际使用时有很大优化空间，比如氧化锌压敏电阻的老化判定可以进行优化处理，这样可以更好的对氧化锌压敏电阻的老化进行判定防止出现因为受潮而导致性能的老化。
针对这些可优化的空间，笔者对氧化锌压敏电阻的特性进行探讨，有着重要的现实意义。
1 氧化锌结构特征1.1 氧化锌晶体的结构研究氧化锌压敏电阻特性，首先要对氧化锌晶体进行研究。
氧化锌晶体是利用红锌矿为原料制作的金属氧化物，这种氧化物中既包括化学键又包括离子键，属于中间键型，氧化锌压敏电阻的这种独特的键形也就决定着其独有的特性。
氧化锌压敏电阻的基本结构是成六角排布的，并且在六角排布的中间有着很多的锌离子填充。
通常情况下，氧化锌压敏电阻有着三种构型，三种构型分包为六角、立方闪锌、立方岩盐矿等。
这三种结构是可以进行转换的。
1.2 氧化锌晶体结构的缺陷我们在对氧化锌压敏电阻的特质进行使用时，很少有人了解过这些能够被我们使用的特性来源于氧化锌压敏电阻中氧化锌晶体中的结构缺陷，这是这些缺陷使得氧化锌压敏电阻有了很多的电阻特性。
上文我们已经提到过氧化锌压敏电阻通常情况下有三种可以互相转换的构型，这些构型基本决定了他们的缺陷来源。
立方闪锌结构中有很大的孔隙，这些孔隙中不同的离子的扩散不同，有的离子的扩散系数比较高，就易于扩散，有的离子扩散系数低就不容易扩散，这些特性使得锌离子容易集中出现积聚的情况。
同时氧化锌压敏电阻中的晶体也会受到掺杂的杂质影响，这种杂质影响也会导致其内部结构出现缺陷，这种杂质影响的氧化锌压敏电阻特性文/谭智昭 王洋缺陷主要是呈现为空腔和空穴，这些空腔和空穴将会直接影响到氧化锌晶体的电子的流向，导致其载流子发生散射，使得载流体的迁移受到较大的影响。
压敏电阻的标称参数及特性参数
压敏电阻的标称参数及特性参数压敏电阻意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。
相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。
压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。
现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。
所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。
压敏电阻的标称参数压敏电阻用字母“MY”表示，如加J 为家用，后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K 分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。
压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到的这一点。
压敏电阻的特性参数一：压敏电压UN（U1mA）：通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN。
压敏电压也常用符号U1mA表示。
压敏电压的误差范围一般是±10%。
在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。
二：最大持续工作电压UC：指压敏电阻能长期承受的最大交流电压(有效值)Uac或最大直流电压Udc。
一般Uac≈0.64U1mA，Udc≈0.83U1mA。
三：通流量（最大冲击电流）IP：指压敏电阻能够承受的8/20μs波的最大冲击电流峰值。
“能够承受”的含义是，冲击后压敏电压的变化率不大于10%。
现行的技术规格书中通常都给出了冲击1次的IP值。
四：最大箝位电压（限制电压）VC：技术规格书中给出的最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流IX（A）时压敏电阻上呈现的电压。
实际使用中，压敏电压越高，施加的冲击电流越大，限制电压（或称残压）就越高，可从产品给出的V-I曲线上查到。
氧化锌压敏电阻器
氧化锌压敏电阻器
主要是以氧化锌为主原料，添加多种少量金属氧化物，经成型烧结而成的陶瓷元件。
压敏电阻器是一种电压非线性器件，它有对称而陡峭的击穿持性，当很高的瞬时过电压加到电路上时，压敏电阻的阻抗从接近于开路的状态急剧变化到高导通状态，把瞬时过电压抑制到安全电压水平，因而电路中的脆弱的元件受到保护。
特点与用途：
1.电压范围宽
2.对过电压响应快
3.耐脉冲电流能力强
4.限制电压低
5.电压温度系数小
本压敏电阻器主要适用于电子电器设备以及电源的暧间过电压保护和浪涌吸收。
尤为适用电子电表智能电表，远程自动抄表系统及远程载波预付费抄表系统等的过电压保护和间接防雷用。
本产品通过UL，VDE，CSA，SGS认证。
压敏电阻器的尺寸单位：mm。
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氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用压敏电阻是由在电子级ZnO 粉末基料中掺入少量的电子级Bi 2O 3、Co 2O 3、MnO 2、Sb 2O 3、TiO 2、Cr 2O 3、Ni 2O 3等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷；它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量。
1 氧化锌压敏电阻电性能参数1.1 压敏电压U 1mA压敏电阻的电流为1mA 时所对应的电压作为I 随U 迅速上升的电压大小的标准，该电压用U 1mA 表示，称为压敏电压。
压敏电压是ZnO 压敏电阻器伏安曲线中预击穿区和击穿区转折点的一个参数，一般情况下是1mA （Φ5产品为0.1mA ）直流电流通过时，产品的两端的电压值，其偏差为±0.1%。
1.2 最大连续工作电压MCOV最大连续工作电压MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压U DC 或最大交流电压有效值 U RMS 。
最大直流电压的值为80%~92%U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大直流电压；最大交流电压的值为60%~65% U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大交流电压。
1.3 漏电流 I L漏电流(mA)也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。
IEC 对漏电流 I L 较为普遍的定义是：环境温度25℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压 U DC 时，流过压敏电阻的直流电流。
一般而言，在材料配方和烧结工艺固定的情况下，漏电流适中的压敏电阻具有较好的安全性和较长的寿命。
1.4 非线性指数α非线性指数α指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。
它是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志。
ZnO 压敏电阻器是一种非线性导电电阻。
α在预击穿区和击穿区是不同的，一般所指是预击穿区的非线性系数。
IEC 规定：)/lg(11.01mA mA U U =α（瓷片直径7mm 及以上的压敏电阻） )/lg(101.01.0mA mA U U =α（瓷片直径5mm 的压敏电阻） IEC 规定的非线性指数实际上只能表示压敏电阻在0.1mA~1mA 或0.01mA~0.1mA 之间的平均非线性指数。
由于击穿区的特性接近于直线，而且上述电流区域处于击穿区内，因此IEC 规定的非线性指数可以近似地表示压敏电阻击穿后的整体非线性特性的好坏。
1.5 电压比电压比指压敏电阻器的电流为1mA 时产生的电压值与压敏电阻器的电流为0.1mA 时产生的电压值之比。
1.6 残压 U R残压 U R 是指特定波形的浪涌电流流入压敏电阻器时，它两端电压的峰值。
一般来说，流入压敏电阻器的浪涌电流的峰值都在1mA以上，对通用压敏电阻和防雷型压敏电阻而言，所谓特定波形指的是IEC本60060-2: 1973标准规定的8/20 μs标准雷电流波形。
1.7 残压比K R通过压敏电阻器的电流为某一值时，在它两端所产生的电压称为这一电流值的残压。
残压比则是残压与标称电压之比。
残压比K R的定义公式为：K R =U R/U N残压比可以比较直观地反应出压敏电阻限制过电压的能力，在压敏材料的研究工作中已得到广泛的应用，在防雷压敏电阻、避雷器阀片和高能型压敏电阻阀片中以成为标准电性能参数。
1.8 限制电压Up最大限制电压(V)指压敏电阻器两端所能承受的最高电压值。
限制电压Up是残压U R的一种特殊形式，也是考核特定规格的压敏电阻抑制瞬态过电压能力的特征指标。
限制电压Up实际上是生产厂家向用户承诺的每个规格产品的保护电压水平。
1.9 通流量（最大峰值电流）I m通流容量(kA)也称通流量，是指在规定的条件（规定的时间间隔和次数，施加标准的冲击电流）下，允许通过压敏电阻器上的最大脉冲（峰值）电流值。
目前大多数厂家在说明书中通常给出两个通流量指标，一个是冲击一次的指标，另一个是冲击两次（间隔5分钟）的指标。
1.10 最大能量E m最大能量E m是指压敏电阻能够耗散的规定波形的浪涌电流或脉冲电流的的最大能量。
最大能量是产品能够承受规定次数的2ms方波或10/1000us脉冲电流峰值，这是用户选择防护操作电压用ZnO压敏电阻器时的重要参考值。
1.11 电压温度系数TC电压温度系数指在规定的温度范围（温度为20℃～70℃）内，压敏电阻器标称电压的变化率，即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时，温度改变1℃时，压敏电阻器两端电压的相对变化。
严格说，电压温度系数不是一个常数，在不同温度下，TC 值是不同的，不过通常不需要给出TC 与温度的关系曲线。
1.12 电流温度系数电流温度系数指在压敏电阻器的两端电压保持恒定时，温度改变1℃时，流过压敏电阻器电流的相对变化。
1.13 绝缘电阻绝缘电阻指压敏电阻器的引出线(引脚)与电阻体绝缘表面之间的电阻值。
1.14 电容量C0压敏电阻在导通前的电阻值很大，可视为电介质材料，两个电极之间存在着pF级的电容在工频下，如此之小的电容对被保护电路的正常工作几乎没有任何影响，但在高频或数字线路中，如不考虑压敏电阻的电容量，有时会造成信号失真或产生谐振。
因此生产厂家应向用户提供压敏电阻的电容量参考数据（一般以最大值或典型值的方式），以便用户设计电路时参考。
1.15 静态电容量（PF）静态电容量指压敏电阻器本身固有的电容容量。
1.16 响应时间τIEEE定义的压敏电阻的响应时间τ并不是压敏电阻材料本身的特性，而是由测试波形、引线、印制电路版的布线方式、外部测试连接线，以及它们所构成的磁环路等外部原因造成的，根据这一定义，对8/20 µs标准雷电流波或T S>8 µs的电流波，压敏电阻的响应时间τ＝0。
1.17 脉冲电流稳定性（一万次冲击寿命）对压敏电阻施加峰值I a的8/20 µs标准雷电流波，单方向冲击104次，间隔时间10s，I a 的规定值见下表1-1，其后在室温中恢复,恢复时间1~2小时。
恢复后压敏电阻器应满足下列要求：外观检验：不应有可见损伤，且标志清楚。
压敏电压（规定电流下的电压）：变化率不大于±10%。
表1-1 各种规格压敏电阻的脉冲电流寿命值I a通过了一万次冲击寿命考核，定性说明压敏电阻已具有备承受多次雷电流冲击而不损坏的能力。
1.18 额定功率P o（最大平均脉冲功率）额定功率P o是指在电流脉冲群作用下，压敏电阻器能承受且保持热稳定和不发生结构破坏的最大平均功率。
在没有专门要求的情况下，电流脉冲波形为8/20 µs、峰值为I a，冲击104次（每50次改变一次冲击方向），I a的规定值见表1-1。
各种规格压敏电阻的额定功率P o的规定值见表1-2。
表1-2 各种规格压敏电阻的额定功率P o的规定值1.19 温度降额曲线和脉冲电流降额曲线当脉冲电流的波宽不等于20µs，或脉冲电流的峰值小于一次通流量I m时，压敏电阻能够承受的冲击次数n 将随着电流波宽（等效方波持续时间）和电流峰值的大小发生变化，冲击次数与波宽和峰值之间的关系曲线称为脉冲电流降额曲线。
标准测试条件：温度15℃~35℃，相对湿度45%~75%，气压86kPa~106kPa。
表1-3为器件的主要参数及其应用性能表1-3 器件的主要参数及其应用性能I—电流；U—电压；C—常数；I R—阻性电流；U ss—稳态电压；R gb—粒界电阻；P G—产生的功率；P o—耗散的功率；W—能量；t—时间。
2 氧化锌压敏电阻添加物在氧化锌压敏瓷中使用的添加剂很多，表2-1为各种添加剂的主要作用。
表2-1 各种添加剂的主要作用下面简述几种常用添加剂的作用：1. Bi2O3。
Bi2O3是含铋氧化物压敏瓷的重要添加物。
在烧结中，Bi2O3和ZnO、Sb2O3等氧化物发生反应，生成富Bi的液相，促进烧结。
在显微结构中，形成富Bi2O3的晶间相，并且一部分Bi被吸附到ZnO晶粒间界上，形成富Bi薄层，产生表面态，从而形成晶界势垒，使压敏瓷的电气性能具有非线性。
Bi2O3的含量对势垒高度ΦB、施主密度N d及耗尽层宽度L有显著的影响，Bi2O3在高温烧结时，容易挥发，影响显微结构的均匀性和压敏瓷的寿命特性。
Bi2O3挥发越多，残留率越小，则压敏瓷的稳定性越差。
因此，烧结时温度不宜太高，保温时间不宜过长，并应该保持Bi的气氛，尽量减少Bi的损失。
2. MnO和Co2O3。
Mn和Co可以固溶在ZnO、尖晶石和富Bi2O3相中。
它们在各相中的分布与加入到压敏瓷料中的锰、钴氧化物的价态有关。
同时，锰、钴氧化物的价态还影响其他阳离子，如Zn2+、Cr2+在各相中的分布。
剩余的Mn、Co则偏析在晶界上。
MnO显著地改善压敏电阻的非线性。
实验表明，Mn在晶界上形成陷阱，从而对电压非线性产生影响。
但是，MnO添加过量，会影响压敏瓷的稳定性。
Co2O3可提高界面势垒的高度，使泄漏电流减少，显著地提高压敏瓷的稳定性。
Co有助于在ZnO界面上形成界面态和陷阱产生非线性。
在烧结中，Mn的作用主要是活化晶界，对晶粒尺寸和气孔率有影响。
提高Mn的价态，可以使晶粒尺寸减小，气孔率降低；但如果瓷料中不含Bi和Sb，则Mn的价态对晶粒尺寸和气孔率无影响。
Co的作用主要是活化晶粒，不论Bi和Sb存在与否，Co的价态增加，气孔率随之增加，但对晶粒尺寸无影响。
MnO和Co2O3的添加量一般在0.1%~3mol%的范围内。
3. Sb2O3。
Sb在压敏瓷中主要以尖晶石Zn7Sb2O12的形式存在，剩余部分固溶于富Bi2O3相中。
Sb可以抑制Bi2O3挥发，改善压敏瓷的电阻非线性和稳定性，并且使介电常数降低。
实验表明，当Sb以Sb2O3的形式加入到压敏瓷料中可以抑制晶粒长大，使U1mA值显著增加；而以尖晶石或焦绿石的形式加入时，Sb是5价，则有利于晶粒的生长。
Sb2O3的添加量一般在0.1~3mol%的范围内。
4. Cr2O3。
Cr2O3在含Bi2O3系统和无Bi2O3系统中，显示不同的作用。
在含Bi2O3系统中，约有4/5的Cr固溶在尖晶石中，其余部分作为施主杂质固溶在ZnO中，以及形成富氧化铋的铬酸盐。
Cr可以提高含Bi2O3系统的U1mA值，改善其大电流的耐受能力和长十斤电压作用下的稳定性，但它会使含Bi2O3系统的泄漏电流增加和电阻的非线性略微降低。
在无Bi2O3系统中，Cr使其U1mA值降低，并可显著地改善其电阻的非线性。
在含Bi2O系中，Cr2O3的添加量为0.1%~2mol%；在无Bi2O3系中，为0.01~0.1mol%。