氧化锌压敏电阻劣化过程中变温率的研究及应用

针对目前主要通过压敏电压U_(1mA)和漏电流I两个参数来检测氧化锌压敏电阻的劣化程度,然而因为U_(1mA)和I存在"拐点效应",无法及时有效地判断氧化锌压敏电阻的劣化程度。因此研究一种能反映氧化锌压敏电阻劣化程度的方法尤为重要。根据氧化锌压敏电阻的热稳定性和老化机理,提出氧化锌压敏电阻劣化过程中会伴随着温度的变化。通过对氧化锌压敏电阻进行热稳定劣化试验,试验分析发现:氧化锌压敏电阻的变温区域为阀片内部,随着热阻的变化,氧化锌压敏电阻的温度也发生变化。得出变温率可以作为一个考量氧化锌压敏电阻劣化程度的量,同时,结合U_(1mA)、I两个参数可以更好地分析氧化锌压敏电阻内部劣化的原因。     

氧化锌压敏电阻劣化前后动态特性研究

用MOV(氧化锌压敏电阻)的静态参数(压敏电压U1mA和漏电流IL)判定其劣化程度,只能直观反映压敏电阻的整体性能,而不能及时有效地的表征出压敏电阻的老化劣化趋势。根据MOV的U-I特性,结合肖特基势垒模型及离子迁移理论,提出MOV劣化过程中必然伴随着动态电阻Rd的变化。通过针对同一型号的MOV在不同脉冲电流下的大量实验分析得出:劣化前,8/20下Rd都呈"U"型分布,10/350下Rd呈缓慢递增后急速上升的趋势;劣化后,8/20下Rd没有明显变化,只有局部降低趋势而10/350下的Rd则出现不规则震荡。经实验论证,将Rd纳入MOV劣化评价体系,有效避免了静态参数值属于合格范围时其实已经老化严重的情况。     

氧化锌压敏电阻冲击老化过程中电容量变化的分析

氧化锌压敏电阻的压敏电压U1 m A和漏电流Ileak作为判断压敏电阻老化的检测参数,在及时性和有效性方面存在一定的不足,故需一种新的方法来保证检测的及时有效。通过对双肖特基势垒畸变理论和热破坏理论的分析,以及氧化锌压敏电阻的冲击试验,提出压敏电阻老化过程中存在电容量的变化,该变化可以作为判断老化的依据。试验证明在标称电流(In)冲击下,电容量呈现先小幅下降,后不断上升趋势,电容量和压敏电压的乘积在老化初期基本不变,老化到一定程度后急剧下降,在最大电流(Imax)冲击下,电容量快速上升且电容量和压敏电压的乘积不断下降,得出结合电容量能够更及时有效地衡量压敏电阻的老化程度。在压敏电阻的实际检测中,具有一定的参考意义和实用价值。     

基于试验的MOV长波与短波通流容量的折算关系研究

采用冲击电流发生器,对不同厂家、不同压敏电压(U1 mA)的20 kA标称放电电流(In)金属氧化物压敏电阻(MOV)施以长波10/350μs和短波8/20μs冲击电流,以期考察MOV耐受长波与短波冲击电流的折算关系。实验结果表明:MOV在长波和短波下的通流容量折算关系与MOV的压敏电压相关,其折算值与压敏电压成正比例的关系,相比于短波,长波电流耐受能力随压敏电压升高而减弱;通过实验得出,MOV在短波和长波冲击下的通流容量比值为:当压敏电压为430 V时14. 44倍,当压敏电压为620 V时16. 32倍,当压敏电压为910 V时22. 27倍。     

低压供电系统中SPD的失效模式及失效原因

从SPD的应用环境、主要组成器件特性等方面,对SPD的失效模式、失效原因进行了分析。认为:氧化锌压敏电阻的失效模式可分为压敏电压降低,压敏电阻短路,压敏电阻限制电压升高,在大冲击电流下压敏电阻炸裂、开路等。以氧化锌压敏电阻压敏电压相对于初始值下降10%作为劣化失效的判据,其长期荷电寿命符合阿仑尼斯(Arrhenius)反应速率模型,即Lm=exp(R/T-C),与温度,荷电率成反比。低压系统中产生的暂时过电压、操作过电压、供电系统电网质量差引起的长期电压波动以及低压供电系统中频频出现的雷击是导致SPD失效的外部原因。氧化锌压敏电阻的脉冲寿命、长期荷电寿命和气体放电管的工频续流遮断能力设计不足是导致SPD失效的内在原因。     

MgO掺杂对ZnO压敏电阻材料组织及性能的影响

输电系统用氧化锌避雷器的核心部件——氧化锌压敏电阻片,其电压梯度直接影响避雷器的整体使用性能和制造成本。为了进一步改善现役氧化锌压敏电阻片材料的电压梯度及其综合性能,本文以铋系氧化锌材料为基体,探究不同MgO的掺杂量对氧化锌压敏电阻材料微观结构及其性能的影响。实验结果表明,掺杂MgO含量为0.2%mol的样品具有最佳性能:电压梯度U1m A=661.7 V/mm,漏电流IL=9.5μA,非线性系数α=19.5。     

MOV压敏电阻静态参数变化的特征分析

根据MOV压敏电阻内部微观结构特征,分析了其静态参数的影响因素,结合大量实验数据得出:MOV压敏电阻在冲击电流作用下,其压敏电压呈先上升后下降的趋势,上升的幅度小于下降的幅度;MOV压敏电阻的漏电流呈线性增长的趋势。通过MOV内部晶粒结构的变化特征,解释了这一实验现象,对MOV冲击老化机理的研究具有一定的参考价值。     

表36 美国Dow Corning公司RTV (胶料) 产品牌号、性能和应用

通过对ZnO压敏电阻器几个典型品种在不同荷电率下的漏电流测试,研究了定电压下测量漏电流对压敏电阻测试合格率的影响.同时,对实验结果及该测试条件下配方及元件尺寸的影响进行了简单的讨论.     

高电压多脉冲下施加交流电压负载对ZnO压敏电阻性能的研究

ZnO压敏电阻连接在电路中工作时,两端一直承受交流负载电压的老化,为探究在多脉冲情况下,交流负载电压对ZnO压敏电阻的性能影响,采用幅值为20 k A、时间间隔为50 ms的8/20μs同时序冲击高压多脉冲对并联氧化锌压敏电阻元件进行冲击的同时施加幅值为385 V的工频交流电压模拟压敏电阻实际安装在电路上的真实工作环境。经过施加交流负载和不加交流负载的两组试验对比分析,得出结论:交流负载施加与否对初始压敏电压相同的两片压敏电阻并联的耐受多脉冲冲击次数没有影响,但会导致压敏电阻损坏效果不同;施加交流负载时,会导致ZnO压敏电阻发生燃烧,不加交流负载时,压敏电阻片这是爆裂而没有发生燃烧;如果两片压敏电阻的初始压敏电压存在差距,交流电压会加快压敏电阻的失效。     

ZnO压敏电阻直流老化特性的研究

ZnO压敏电阻是电子和信息化领域重要的过电压防护器件,对电子与通信系统的运行安全有着至关重要的作用.本研究基于压敏电阻直流老化特性实验平台,开展了热电应力下ZnO压敏电阻温度特性、荷电率特性以及长期直流电压下老化特性的变化规律研究.实验与分析结果证明:1)在电应力与热应力作用下,ZnO压敏电阻的泄漏电流和功率损耗随着荷电率增大而增大;2)同一型号压敏电阻在同温度(115℃),不同荷电率下两组直流老化实验,泄漏电流曲线经历了快速上升、缓慢下降至平稳、激增3个变化阶段,两组老化时间存在较大差异;3)压敏电阻长时间直流老化实验中,10 K 250压敏电阻片在97％荷电率和145℃温度条件下,历经264 h的老化过程,其压敏电阻泄漏电流、功率损耗的急剧增长,压敏电压、非线性系数、漏电流发生显著的变化.因此,传统意义上将压敏电压值降为初始值的10％作为老化实验寿命终结判据对于直流老化来说需要进一步研究.     

定电压测漏电流对ZnO压敏电阻器测试合格率的影响

通过对ＺｎＯ压敏电阻器几个典型品种在不同荷电率下的漏电流测试，研究了定电压下测量漏电流对压敏电阻测试合格率的影响。同时， 对实验结果及该测试条件下配方及元件尺寸的影响进行了简单的讨论     

避雷器雷电冲击劣化特性研究

金属氧化物避雷器是电力系统中的重要过电压保护设备,避雷器雷电冲击寿命直接受其内部氧化锌电阻片劣化特性的影响,本文通过大量试验,研究了电阻片在8/20μs、10 k A雷电流作用下残压、交流U1m A、直流U1m A、泄漏电流及功率损耗随雷电流冲击次数的变化规律,结果表明:每组试验内冲击次数越多,电阻片的劣化越缓慢;随着冲击次数的增加,特征参量均有变化,且存在明显的劣化转折点;在所有特征参量中,泄漏电流的变化最为明显,为工程运行中避雷器劣化特性的研究提供了参考依据。     

直流氧化锌压敏电阻老化过程的研究

为了分析直流氧化锌压敏电阻的老化性能及其试验方法,根据氧化锌压敏电阻的老化机理,结合双肖特基势垒和电子迁移理论,提出了直流氧化锌压敏电阻的老化劣化与其直流电压及冲击电流极性有关。通过针对同一型号多个压敏电阻进行的大量实验证明:长期承受直流工作电压及同极性的冲击电流冲击会使压敏电阻老化加速,反之其老化程度明显降低。     

氧化锌压敏电阻老化分析

摘要：限压型电涌保护器（SPD）的老化问题,经分析是由于ZnO压敏电阻内部的离子迁移导致肖特基势垒的畸变,从而引起泄漏电流与压敏电压增加等。通过对几组ZnO压敏电阻在老化环境下的试验,分析老化前后压敏电阻性能参数的变化,得到如下结论：交流老化过程中,压敏电压和漏流存在一定的逆老化现象．但压敏电压和漏流随老化呈增长趋势;（爹交流老化时,压敏电阻温度的升高与加热时间、施加电流以及老化程度有关,伏安特性曲线发生对称漂移;（萤交流老化之后,压敏电阻内阻的变化不大．且局部有降低的趋势,分布电容、阻抗和非线性系数的变化较小。     

氧化锌压敏电阻在小电流区电流成分的分析

针对氧化锌压敏电阻在小电流区下电流成分不唯一的问题,通过分析氧化锌压敏阻在不同区域的电气特性,尤其是小电流区。采用普通电阻和压敏电阻串联,利用热稳定仪对其进行试验,测量通过氧化锌压敏电阻的两端电压和电流,分析小电流区下电压电流的特性及相位变化。利用理论和实践相结合的方法,得出在小电流区中随着电流不断加大,电压不断升高,到达突变点之后电压基本保持不变。在到达突变点之后,电压基本保持不变,此时电路中的电流从阻性电流和容性电流矢量合成变成了完全的阻性电流,氧化锌压敏电阻成完全的电阻状态。随着氧化锌压敏电阻本身压敏电压的增大,得出容性电流和阻性电流的相位角在不断减小的结论,这在实际应用中有一定的应用价值。     

大电流冲击后ZnO压敏电阻交流老化特性的分析

针对ZnO压敏电阻经受多次8/20雷电流冲击后交流老化特性变化的问题,通过对ZnO压敏电阻老化机理的理论分析,并对ZnO压敏电阻样品进行不同次数的冲击老化实验后再进行交流老化实验测量其静态参数的变化,发现适当次数的大电流冲击会增强ZnO压敏电阻的交流耐受能力;ZnO压敏电阻的U1 mA和U0.1 mA在交流老化过程中呈现小幅上升、缓慢下降、快速减小的趋势,非线性系数则呈现持续缓慢降低而后快速下降的趋势;根据实验结果,得出电子陷阱及离子迁移是交流老化初始和中期的主要老化机理,而热破坏在老化末期起主要作用。     

氧化钪掺杂氧化锌压敏瓷的显微组织和电性能

采用固相法制备Sc2O3掺杂ZnO压敏瓷,通过扫描电镜对其显微组织进行了分析,探讨了Sc2O3对氧化锌压敏瓷电性能和显微组织影响机理。Sc2O3掺杂氧化锌压敏瓷1 000℃烧结的性能较好;当Sc2O3掺杂量掺杂浓度(摩尔分数)为0.3%时氧化锌压敏瓷的综合电性能最好,其压敏电位梯度为821 V/mm,非线性系数为62,漏电流为0.16μA。     

沉淀剂类型对氧化锌压敏陶瓷电气性能的影响

采用共沉淀法制备氧化锌压敏陶瓷,研究了不同沉淀剂类型对氧化锌压敏陶瓷电气性能的影响。研究结果表明:氢氧化钠和乙醇胺沉淀剂对氧化锌压敏陶瓷的电位梯度、漏电电流、压敏电压、非线性系数、势垒高度影响较大,不同的沉淀剂类型出现了相反的实验结果。另外,通过测试氧化锌压敏陶瓷的介电温谱,发现沉淀剂的类型对氧化锌压敏陶瓷弛豫峰的削弱不尽相同,将缺陷类型与氧化锌压敏陶瓷的宏观参数联系起来。     

基于全能量法的ZnO压敏电阻多片并联能量吸收特性分析

针对ZnO压敏电阻多片并联时能量吸收的问题,基于全能量分析法,通过改变ZnO压敏电阻的并联片数及压敏电压的大小,对多片并联的ZnO压敏电阻进行8/20μs波形冲击试验,可以得出以下结论:多片压敏电阻并联时,各片压敏电阻的吸收能量随着冲击电压的上升而呈现线性增长的趋势,且压敏电阻相互间的压敏电压越接近,吸收能量越均匀,该现象可以由空穴诱导隧道击穿理论解释;能量吸收比随着冲击电压的增加呈现出线性递减的趋势,从能量释放角度证明了多片并联的压敏电阻可以有效保护后级设备,对实际应用具有一定的参考价值意义。     

添加MgSO_4对高压ZnO压敏电阻器小电流区温度稳定性的影响

研究了给高压氧化锌压敏电阻器配方中添加 Mg SO4对其漏电流温度稳定性的影响。同时 ,对 Mg SO4在高压氧化锌压敏电阻器陶瓷中的存在形式和显微结构以及对 Zn O晶界势垒的影响进行了简要分析。