氧化钨陶瓷势垒模型

势垒模型是金属和半导体相接触时在半导体内形成的势垒。针对金属和半导体，具有不同的功函数。最初认为势垒模型起因于金属和半导体具有不同的功函数，它们相接触时产生的接触电势差。近年来的实验表明，半导体表面态对势垒的形成有极重要的影响。

图为氧化钨陶瓷的势垒模型。从图中可以看出，氧化钨陶瓷中的氧空位一方面能够给半导体提供电子，成为施主能级的缺陷少，使晶粒的电阻变小。另一方面为晶界吸附的氧离子提供位点。根据晶粒尺寸，我们前面提到这与晶粒形成的氧空位浓度有关。因为900-1000℃保温烧结的样品晶粒尺寸小，表明物质传输速率小，所以对物质传输速率起决定作用的氧空位浓度小。

因此，晶界由氧吸附形成的晶界势垒高度较低，晶粒电阻较大，晶界晶粒的电阻差异小。当加载电压时，晶界较低的势垒，使得电流密度较大；当电压增加到一定程度时，晶粒电阻开始起作用，出现非线性电学特性。按照势垒模型，1100℃以上的保温烧结的样品晶界氧化程度应该更高。压敏特性应该比1100℃烧结的样品更好，但是我们看到1150℃烧结的样品跟900-1100℃保温烧结的样品一样，要在10-100mA的电流密度区域内才有非线性电学特性。

可以看出，1150℃保温烧结的样品电阻相比其他样品最小。这是由两个原因共同作用造成的：一方面是由于在1150℃温度下，氧化钨陶瓷晶粒产生的氧空位浓度较大，导致降温过程中晶界吸附的氧用来填补晶界中的氧晶格空位，而当多余的吸附氧离子开始在晶界形成势垒时，烧结炉内的温度已经降低很多，使得氧吸附效率很低的，导致晶界吸附氧离子形成的势垒较低；另一方面1150℃烧结的氧化钨陶瓷晶粒尺寸最大，导致其压敏电压最小。

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