ZnO压敏电阻是以ZnO为主要原料，添加了少量的Bi₂O₃、MnO₂、Sb₂O₃、Co₂O₃、SiO₂和Cr₂O₃等，采用陶瓷烧结工艺制备而成。由于其良好的非线性性能和大通流容量的优点，19世纪70年代被发现以来，ZnO压敏电阻作为电力系统避雷器的核心元件被广泛的应用于电力系统防雷和电力设备保护。众所周之，绝缘成本占电力工程成本中的主要部分，随着电力系统电压等级的提高，高电压等级下绝缘消耗更加庞大。而电力系统的绝缘平水平是以避雷器的残压保护水平作为基础的，因此降低ZnO压敏电阻避雷器的残压水平，能够大幅度降低绝缘要求，从而大幅度降低绝缘消耗和建造成本。研究低残压氧化锌压敏电阻随即成为学术界和工业界的研究热点之一。

ZnO压敏电阻的导通过程可以分为三个阶段：小电流区、中电流区以及大电流区。小电流区（＜10^-4安/平方厘米）被定义为预击穿区，该区域内晶界呈现出高阻状态，电流电压（I-V）曲线表现为欧姆特性。中电流区为非线性电阻区，此区域电流急剧增大而电压增加缓慢，此区域I-V特性由ZnO晶粒与ZnO晶界共同影响而决定。大电流区（＞10³安/平方厘米）又变为欧姆特性，其性能主要由ZnO晶粒电阻决定。不论是在中电流区还是大电流区，ZnO晶粒电阻都影响着I-V特性。要降低ZnO压敏电阻的残压，必须降低ZnO压敏电阻的电阻率。根据以往的研究表明，添加一定量的施主离子能够明显提高ZnO晶粒的电阻率，从而达到降低残压的目的。材料研究中发现可以降低电阻率的施主离子有Ga，Al和In。已有工业生产中大多采用Al离子作为施主离子添加到ZnO压敏电阻原材料中。江苏新民电力设备有限公司的生产工艺是将原料混合球磨2-5小时后或者对部分微量添加剂进行低温预烧，含水造粒，然后成型，并在高温炉中一次烧结成压敏电阻。一般仅添加了0.005摩尔百分比Al离子作为施主离子，因此导致ZnO压敏电阻率降低并不明显。但是如果添加大量的Al离子作为施主离子，又会由于添加Al离子进入尖晶石相和厚晶界层，使得响应区域的电阻率下降明显，另外还会引起界面态密度下降和势垒高度的降低。使得ZnO压敏电阻的泄漏电流急剧增大，非线性系数下降。当Al离子添加量达到0.05摩尔百分比，泄漏电流密度将增加至20μ安/平方厘米以上，非线性系数下降至30以下，已不能满足工业应用的需求。