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本论文采用固相法制备CaCu3Ti4O12（简写为CCTO）陶瓷，研究了添加剂含量及成型工艺对CCTO陶瓷致密度、微观结构及电气性能等方面的影响。通过样品之间的对比分析，对CCTO巨电容率和非线性特性的机理作了初步探讨。 首先分别以Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12（简写为NBCTO）、Bi0.667Cu3Ti4O12(简写为BCTO)为单一添加剂，CuO-TiO2-La2O3(简写为Cu/Ti/La)为复合添加剂，采用于压成型法制备CCTO块体陶瓷。实验结果表明:当NBCTO含量为5％时，陶瓷形成具有明显立方晶粒的单一钙钛矿结构CCTO基陶瓷，此时陶瓷的电容率达到最大值εr=696770(1kHz)，对应的介电损耗为tanδ=0.526，非线性系数和击穿场强分别为2.79和9.01V/mm;CCTO-BCTO体系中，BCTO含量为5％时，样品的致密度达到最大，此时介电损耗达到最小值0.266(1kHz)，对应的电容率εr=458080，但陶瓷的电容率在BCTO含量为10％时达到最大值εr=584007(1kHz)，对应的介电损耗为tanδ=0.42;在Cu/Ti/La三掺杂体系中，电容率随添加量的增加而减小，当Cu/Ti/La添加量为4％时，样品的致密度和收缩率达到最大，分别为96.3％和14.02％，此时介电损耗达到最小值0.041(1kHz)，对应的电容率εr=75862;Cu/Ti/La三掺杂CCTO陶瓷所有样品非线性系数在3～6之间。 其次采用流延成型工艺制备纯CCTO薄片坯体，在不同温度下进行烧结，研究烧结温度对CCTO陶瓷结构和电气性能的影响。流延法制备的CCTO陶瓷在1060～1100℃烧结5h都形成了化学成分单一的CCTO相，晶粒大小分布在100～200μm，其中1080℃烧结5h的薄片陶瓷介电性能最佳，1kHz时εr=98606，tanδ=0.0285，同时也具有较好的非线性特征，非线性系数α,=5.06，击穿场强为38.2V/mm。 在上述实验基础上，对CCTO介电机理和压敏机理进行初步探讨。通过对流延成型CCTO陶瓷样品的晶粒、晶界成分分析，发现CCTO陶瓷晶粒和晶界的成分存在较大区别，其中晶界处铜元素含量是晶粒内的4倍;CCTO陶瓷中添加10％的BCTO，晶界电阻降低98％，晶粒电阻几乎不变，晶界激活能从纯CCTO的0.741eV降到0.9CCTO-0.1BCTO的0.379eV。对流延成型和干压成型纯CCTO陶瓷的复阻抗分析并且结合电镜照片、光学显微照片发现在CCTO陶瓷多晶体中不仅有晶粒-晶界结构，晶粒内部还存在着区别于晶界的畴结构。采用光刻工艺在CCTO陶瓷表面制备20μm的方形微电极，利用微探针直接测量晶粒内部和晶界之间的(Ⅰ)-(Ⅴ)特性曲线，实验结果表明晶界属于高阻区，晶粒内部电阻较晶界电阻低，晶粒内部和晶粒之间都存在明显的势垒。为此，提出改进的内部阻挡层电容模型（IBLC模型）结合双Schottky势垒模型部分解释了CCTO陶瓷材料的巨介电性和压敏性。 最后，利用CCTO陶瓷成功制备了电容-压敏双功能元件。电容器电容量为5.65μF，介电损耗0.061(1kHz)，绝缘电阻34.2KΩ，样品非线性系数5.19，压敏电压10.3V。并搭建电路，对电容器进行了充放电性能测试。