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WO3陶瓷作为一种低压压敏材料,在微电子集成电路等低压电路中保护领域将会有重要的应用。因此,WO3压敏陶瓷实用化的研究有重要的意义。将W03压敏陶瓷用于实际应用就要考虑其性能的老化,而WO3陶瓷压敏特性的老化源于其晶界势垒的变化。然而,WO3压敏特性晶界势垒的形成过程及其影响因素尚未有统一的结论。本文在缺陷化学理论的基础之上,结合课题组大量的关于WO3压敏陶瓷的实验数据,提出了WO3压敏材料晶界势垒模型,设计了相关实验,验证了模型的正确性；利用晶界势垒模型对W03压敏陶瓷老化实验中出现的现象进行了阐释,并通过掺杂稀土元素来改善W03陶瓷的抗老化能力。主要结论如下：(1)烧结气氛对WO3陶瓷的微观结构和电学特性有很大的影响。真空、N2气氛等缺氧气氛烧结能够促使W03陶瓷中产生更多的氧空位,导致WO3晶格中的晶面间距增大,使其XRD图谱中衍射峰向小角度方向移动。有研究表明,氧空位能够改变晶格中W-O键之间的角度,而WO3几种相结构之间的主要不同点就是W-O键之间的角度不同,这可能是W03陶瓷在室温下为两相共存或多相共存的原因。在缺氧气氛中烧结时,陶瓷中缺失的氧原子得不到补充,使得WO3陶瓷晶粒生长和致密化受到抑制；产生的氧空位使WO3电导率较高,使其导电行为符合欧姆定律。将在缺氧气氛烧结的W03陶瓷再放置到空气或氧气气氛中进行第二次烧结,能够使WO3陶瓷的晶粒重新生长,使陶瓷的致密度得到提高。在此过程中,晶界吸附氧与陶瓷中的电子结合,形成一定宽度的电子耗尽层,即在晶界形成肖特基势垒,使WO3陶瓷出现压敏特性。缺氧气氛烧结的WO3再放置到空气或氧气气氛中第二次烧结得到的陶瓷样品,压敏电阻明显增大,漏电流减小,非线性系数增大。(2)气氛对WO3压敏陶瓷性能的老化有明显的影响,掺杂稀土氧化物能够改善W03陶瓷压敏特性的抗老化能力。WO3陶瓷在空气或富氧气氛中进行老化实验时,出现的漏电流减小,压敏电压增大等现象与ZnO、 SnO2等传统压敏陶瓷不同。这与其晶界势垒中的缺陷有关。结合晶界势垒模型,WO3陶瓷晶界能够吸附氧原子,形成吸附氧离子,使得晶界势垒高度增加,从而压敏电压增加,漏电流减小。WO3电学特性重复性差、压敏特性随温度升高迅速减弱等现象可能与晶界氧离子解吸附有关。多化合价态的元素氧化物,在高温条件下可能发释放或者吸收氧,影响W03陶瓷在烧结过程中的氧空位的形成,对陶瓷的微观结构和电学性能产生影响。掺杂使W03陶瓷的晶界势垒不在单纯依靠晶界氧吸附作用,降低了气氛条件对其晶界势垒的影响,从而提高了WO3陶瓷压敏特性的稳定性。WO3压敏陶瓷在受到高电压载荷的作用时,反应时间比较长。这是制约其实际应用的一个重要因素,值得重点研究。