CN101436454A - 一种基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器，它主要由绝缘衬底、金属薄膜下电极、镁锌氧化物薄膜和金属薄膜上电极组成。其中，所述镁锌氧化物薄膜为高度c轴取向的晶体薄膜，它的分子式为MgxZn1－xO，x的取值范围为0.01～0.50；利用本发明可以制作阈值电压处于3.3－5.3伏之间的低压压敏电阻器；当镁锌氧化物MgxZn1－xO中的x的范围为0.01－0.50之间时，相应的压敏电阻器的阈值电压与镁含量有简单的线性关系，因此在制作低压压敏电阻器时可以通过控制镁含量x来控制压敏电阻器的阈值电压，由此解决了制作低压压敏电阻器时阈值电压不能任意设定的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子元件，尤其涉及一种用于低压电子线路与电器保护的基于金属氧化物薄膜的低压压敏电阻。
背景技术
氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体的多晶半导体陶瓷元件，具有通流容量大、响应速度快、无续流、无极性等优点。但是目前商用的压敏电阻的阈值电压一般都在5V以上，而且阈值电压不能连续调节，例如AVX公司的0402型片式压敏电阻器只有5.6V、9V、14V和18V等规格。随着半导体集成电路工艺的不断发展，目前集成电路的芯片的尺寸越来越小，工作电压也越来越低，因此极需阈值电压低而且连续可调的低压压敏电阻器。
众所周知，压敏变阻器的压敏性质与压敏层中的晶粒晶界势垒、禁带宽度等参数有关。一般来说，压敏层厚度方向的晶粒数目越多，则厚度方向的晶界也越多，因此阈值电压就越高。原则上通过工艺控制，使得压敏层在厚度方向内只有一个晶粒，那么就可以获得与一个晶粒对应的最低阈值电压Vmin。通过多个这样的压敏电阻器叠加，可以制成阈值电压与Vmin成倍数的压敏电阻器。申请人已经制得了这种低压压敏电阻器，并已经申请专利，但是用这种方法只能制作阈值电压为最低阈值电压Vmin整数倍的压敏电阻器。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器，它主要由绝缘衬底、金属薄膜下电极、镁锌氧化物薄膜和金属薄膜上电极组成。其中，所述镁锌氧化物薄膜为高度c轴取向的晶体薄膜，它的分子式为MgxZn1-xO，x的取值范围为0.01～0.50；所述镁锌氧化物薄膜厚度范围为10-1000nm；所述绝缘衬底可以为玻璃或陶瓷；所述金属薄膜下电极和金属薄膜上电极可以为铝、铜、金、银、铂等导电性能好的金属材料。
本发明的有益效果是：利用本发明可以制作阈值电压处于3.3-5.3伏之间的低压压敏电阻器。当镁锌氧化物MgxZn1-xO中的x的范围为0.01-0.50之间时，相应的压敏电阻器的阈值电压与镁含量有简单的线性关系，因此在制作低压压敏电阻器时可以通过控制镁含量x来控制压敏电阻器的阈值电压，由此解决了制作低压压敏电阻器时阈值电压不能任意设定的不足。
附图说明
图1是本发明基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器的结构示意图；
图2是本发明基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器的阈值电压随镁含量的变化情况示意图；
图3是本发明基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器的实际I-V特性图。
具体实施方式
本发明的原理是：通过在氧化锌中掺入镁形成镁锌氧化物MgxZn1-xO来获得阈值电压可调的低压压敏电阻器。由于氧化锌中掺入镁可以增大禁带宽度，因此有可能通过增大禁带宽度获得较高的阈值电压。
如图1所示，本发明的基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器主要由绝缘衬底4、金属薄膜下电极3、镁锌氧化物薄膜2和金属薄膜上电极1组成。
其中，镁锌氧化物薄膜2为高度c轴取向的晶体薄膜，它的分子式为MgxZn1-xO，其中x的取值范围为0.01-0.50，厚度范围为10-1000nm。绝缘衬底4可以为玻璃或陶瓷。金属薄膜下电极3和金属薄膜上电极1可以为铝、铜、金、银、铂等导电性能好的金属材料。
图2为实际测得的阈值电压与镁含量x的关系图。对实测数据拟合，得镁含量x与阈值电压VTh之间存在线性关系：
VTh＝3.26+3.94x。
下面根据具体实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
实施例1
先在玻璃衬底上利用热蒸发法沉积一层铂薄膜作为下电极，再用反应磁控溅射法沉积一层镁/锌比为0.01的镁锌氧化物薄膜，再用热蒸发法沉积一层铂薄膜作为上电极。通过I-V曲线测得其阈值电压为3.31伏，见图3曲线(a)。
实施例2
先在陶瓷衬底上利用磁控溅射法沉积一层铝薄膜作为下电极，再用溶胶凝胶法沉积一层镁/锌比为0.05的镁锌氧化物薄膜，再用磁控溅射法沉积一层铝薄膜作为上电极。通过I-V曲线测得其阈值电压为3.42伏，见图3曲线(b)。
实施例3
先在玻璃衬底上利用磁控溅射法沉积一层铜薄膜作为下电极，再用脉冲激光沉积法沉积一层镁/锌比为0.10的镁锌氧化物薄膜，再用磁控溅射法沉积一层铜薄膜作为上电极。通过I-V曲线测得其阈值电压为3.80伏，见图3曲线(c)。
实施例4
先在玻璃衬底上利用磁控溅射法沉积一层金薄膜作为下电极，再用溶胶凝胶法沉积一层镁/锌比为0.30的镁锌氧化物薄膜，再用磁控溅射法沉积一层金薄膜作为上电极。通过I-V曲线测得其阈值电压为4.30伏，见图3曲线(d)。
实施例5
先在玻璃衬底上利用磁控溅射法沉积一层银薄膜作为下电极，再用溶胶凝胶法沉积一层镁/锌比为1的镁锌氧化物薄膜，再用磁控溅射法沉积一层银薄膜作为上电极。通过I-V曲线测得其阈值电压为5.31伏，见图3曲线(e)。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器，其特征在于，它主要由绝缘衬底、金属薄膜下电极、镁锌氧化物薄膜和金属薄膜上电极组成。其中，所述镁锌氧化物薄膜为高度c轴取向的晶体薄膜，它的分子式为MgxZn1-xO，x的取值范围为0.01～0.50。
2.根据权利要求1所述基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器，其特征在于，所述镁锌氧化物薄膜厚度范围为10-1000nm。
3.根据权利要求1所述基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器，其特征在于，所述绝缘衬底可以为玻璃或陶瓷。
4.根据权利要求1所述基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器，其特征在于，所述金属薄膜下电极和金属薄膜上电极可以为铝、铜、金、银、铂等导电性能好的金属材料。
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| CNA2008101634422A CN101436454A (zh) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 一种基于镁锌氧化物薄膜的低压压敏电阻器 |
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2008
- 2008-12-22 CN CNA2008101634422A patent/CN101436454A/zh active Pending
Cited By (4)
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| WO2018209562A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Dongguan Littelfuse Electronics Co., Ltd. | Base metal electrodes for metal oxide varistor |
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