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。     

ZnO压敏电阻热电特性的研究

ZnO压敏电阻的老化主要由施加电压及温度因素造成,为研究其在工作电压下的热电特性,利用建立的压敏电阻交、直流老化试验平台,开展了热电应力下压敏电阻温度特性、荷电率特性及直流老化特性的试验研究。结果表明:1)直流电压荷电率(电压与压敏电压的比值)在85%～92%区间,泄漏电流和功耗随荷电率增大有下降趋势,而交流电压下两参数随荷电率的增加而增加; 2)直流老化试验中,在97%荷电率和145℃温度下,10K250压敏电阻的泄漏电流经历了快速下降、缓慢上升、激增3个阶段。泄漏电流的剧增点(增长到初始值的900%),压敏电压(流过电阻片的直流电流为1 m A时的直流压敏电压)的变化小于1%,因此,将压敏电压值降为初始值的10%作为老化试验寿命终结判据是否合理有待进一步的研究。     

ZnO压敏电阻在直流电压作用下老化劣化的分析

针对ZnO压敏电阻在直流电压作用下老化劣化的问题,通过对ZnO压敏电阻内部离子迁移和晶界肖特基势垒的理论分析。采用ZnO压敏电阻正极性直流作用和负极性直流交替作用的试验方法。利用理论与试验相结合,得出以下结论:1)老化前压敏电阻正、负极性伏安特性曲线几乎一致,没有产生极性效应;2)在单一正极性直流作用下,压敏电阻发生老化,且随时间和电流的增加,正极性老化程度大于负极性;3)在正、负极性直流交替作用下,压敏电阻老化时间推迟,程度减小,压敏电压和漏电流变化趋势较单一正极性趋势减弱,且极性效应趋于消失;4)分布电容变化平缓,除与老化前数值相比有些许减小外,并无巨大波动。该结论在防雷的实际应用中有重要的参考价值。     

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。     

ZnO压敏电阻在小电流区阻性和容性电流成分的分析

针对ZnO压敏电阻在小电流区下电流成分由阻性和容性电流组成的问题,通过对ZnO压敏电阻在小电流区的电路特征的分析。采用取样电阻和ZnO压敏电阻串联,在其两端施加不同的工频电压,测量ZnO压敏电阻的两端电压和电流,分析小电流区电压电流的相位变化。利用理论和实验相结合的方法发现,得出在小电流区中随着电压不断升高,电流不断加大,到达突变点之后电压基本保持不变;随着ZnO压敏电阻压敏电压的增大,容性电流和阻性电流的相位角在减小。这在电涌保护的实际应用中有一定的参考价值。     

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。     

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。     

气孔对氧化锌压敏电阻质量的影响

通过实验数据和扫描电镜照片说明,压敏电阻的压敏电压下降、漏流增大的原因是ZnO瓷体吸湿而ZnO瓷体吸湿是由于具有过多的显气孔,本文从理论上探讨这一现象.     

不同添加物掺杂对氧化锌压敏电阻的改性研究

为了提高ZnO压敏电阻综合电气性能,采用单一变量法研究了Bi₂O₃、Co₂O₃和Ni₂O₃不同比例掺杂对ZnO压敏电阻微观结构、电气性能及冲击老化特性的影响。研究结果表明:随着Bi₂O₃掺杂含量的增加,ZnO压敏电阻晶粒尺寸增大,直流1 mA参考电压减小,非线性系数先增大后减小,泄漏电流先减小后增大;随着Co₂O₃掺杂含量的增加,ZnO压敏电阻晶粒尺寸几乎没有变化,但晶粒间尖晶石数量增加,使得直流1 mA参考电压增大,非线性系数增大,泄漏电流先减小后增大;随着Ni₂O₃掺杂含量的增加,ZnO压敏电阻晶粒尺寸逐渐减小,直流1 mA参考电压增大,非线性系数先增大后减小,泄漏电流先减小后增大;当Bi₂O₃、Co₂O₃和Ni₂...     

TiO2形态对ZnO压敏电阻微结构和性能的影响

简要介绍了研究ZnO低压压敏电阻的必要性；对比分析了微米粉体、纳米粉体和纳米胶体3种不同形态TiO2添加剂促进ZnO压敏电阻晶粒长大、压敏电压降低的效果，发现纳米胶体TiO2的效果优于其他2种形态的TiO2．     

ZnO-Bi_2O_3系MLCV稳定性的研究

研究了不同温度(900～1040℃)下烧结的ZnO-Bi2O3系叠层片式压敏电阻器(ML-CV)的热稳定性和8/20μs电流脉冲冲击稳定性,发现1000℃烧结的MLCV试样的稳定性最好,其压敏电压变化率的温度系数低于1.67×10-4/K,电脉冲冲击后压敏电压和分线性指数的变化率分别仅为0.25%和4.27%。然后分析了烧结气氛对MLCV在1 mA直流负载作用下压敏电压稳定性的影响,发现当垫料中添加剂的质量百分比比试样中添加剂质量百分比高20%时,MLCV试样压敏电压的稳定性最高。     

掺杂氧化钇氧化镍对氧化锌电阻片特性的影响

通过掺杂氧化镍、氧化钇,对改善ZnO压敏电阻片电气特性进行了系统研究;分析和讨论了电阻片的电位梯度E、泄漏电流IL、压比Ki、方波、大电流冲击所引起的变化以及老化试验等;掺杂后,不仅提高了电阻片的电位梯度,同时还提高了其能量吸收能力;特别是钇掺杂处于晶界上,抑制晶粒长大,使晶界电压降低,大约为2.2V,是传统电阻片晶界电压的70%。研究获得了电位梯度达260V/mm,方波为800A,能量吸收能力达到300J/cm3的直径为56mm、厚度为9mm的ZnO压敏电阻片。     

ZnO电阻片大电流通过次数与寿命的关系

从冲击老化机理,冲击老化与冲击电流峰值、波形、作用次数以及环境温度因素的相关性等方面,阐述了ZnO电阻片中流过冲击大电流的次数与寿命的关系。通过试验观察ZnO电阻片在冲击作用下的老化情况,测量ZnO电阻片变化率、功率损耗等参数来反应老化程度,分析了不同冲击电流峰值、不同波形及不同温度下的冲击次数对避雷器寿命的影响。并以此总结出一种反映避雷器大电流通过次数与寿命关系的规律,给出了以超过避雷器标称放电电流一定值的大电流通过避雷器的次数,作为避雷器寿命终结的判据。     

利用单次流通能量分析氧化锌压敏电阻老化程度的研究

为了维护低压电源系统及信息系统的可靠运行,需要对用于电涌防护的压敏电阻进行及时有效的状态检测。目前在判断氧化锌压敏电阻的老化程度方面还没有标准的方法可循。通过研究发现,氧化锌压敏电阻在给定波形幅值的冲击下所吸收的能量,即氧化锌压敏电阻的能量损耗是说明其运行性能的重要参数,通过分析能量损耗,可以判断出压敏电阻的老化程度。提出了一种利用单次流通能量来分析氧化锌压敏电阻老化程度的方法。     

热处理在ZnO压敏电阻片生产中的应用

对 Zn O压敏电阻片生产过程中因造粒混合不均匀 ,烧成时温度气氛的差别 ,匣钵密封不良等因素 ,造成电阻片微观结构不均匀进行了研究 ;针对少数电阻片漏流超标 (大于 30μA) ,其老化性能也差的情况 ,提出了一种对漏流超标的电阻片进行特定热处理和低温热处理方法 ,使漏流降低 ,各项电气性能均得到了改善     

降低ZnO电阻片压比的研究

现生产的ZnO电阻片存在残压高,压比(1.73左右)偏大等缺点,从调整侧面釉高阻层配方入手,在制造工艺基本不变的基础上,减少电阻片侧面釉高阻层配方中Li2CO3的含量,并与生产配方进行了比较。电气性能试验结果表明:1#釉配方性能稳定,ZnO电阻片加速老化性能良好,压比在1.61～1.65,非线性系数在10～13,并通过了2ms方波800A、耐受20次,4/10大电流冲击100kA、耐受2次试验。     

稀土掺杂氧化锌压敏瓷的研究进展

综述了近年来稀土掺杂氧化锌压敏瓷中的研究进展。掺杂稀土氧化物可明显的减小ZnO晶粒尺寸,使晶粒尺寸分布均匀;其中掺杂Y2O3可使ZnO-Bi2O3系压敏瓷晶粒尺寸由11.3μm降到5.4μm,掺杂Er2O3使晶粒尺寸由1.60μm减小到1.06μm。显著提高了ZnO压敏瓷的电位梯度、降低了漏电流。其中在ZnO-Bi2O3系压敏瓷中掺杂Y2O3,可获得电位梯度约为270 V/mm、漏电流为3μA、压比为1.66的电阻片,在ZnO-PrA6O11系压敏瓷中掺杂Er2O3,电位梯度可提高到416.3 V/mm,漏电流从28.2μA降低到9.8μA。     

钇掺杂对ZnO电阻片微观结构和电性能的影响

研究了在ZnO-Bi2O3-Sb2O3系ZnO电阻片中添加少量硼酸和掺杂0.2%～0.8%(摩尔分数)的氧化钇(Y2O3),其显微结构和电性能的变化情况。结果表明,随Y2O3掺杂量的增加,ZnO压敏电阻片的电位梯度从210V/mm提高到422.5V/mm;当掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,电性能达到最佳,即残压比最小,为1.12;漏电流最小,为353.0μA。掺杂Y2O3使ZnO晶粒周围除了形成Zn7Sb2O12尖晶石外,还形成了具有细微颗粒的含钇相(Zn-Sb-Y-O)和含铋相(Bi-Sb-O),尖晶石相、含钇相和含铋相的同时存在更加有效地抑制了ZnO晶粒的长大。添加硼酸和增加含钇相在很大程度上改善了ZnO电阻片的电性能。     

基于Matlab的ZnO压敏陶瓷几何效应研究

ZnO压敏陶瓷击穿场强E1mA由晶粒尺寸和单个晶界击穿电压两个因素共同决定,沿用之前提出的微观结构模型,在晶粒尺寸一定,晶界电压服从正态分布;晶界电压一定,晶粒尺寸服从正态分布;和晶粒尺寸、晶界电压都服从正态分布三种条件下,用Matlab分别模拟击穿场强随厚度的变化关系,结果表明ZnO压敏陶瓷击穿场强的几何效应主要来自晶粒尺寸和分布的影响。在此基础上,对初始厚度不同的试样进行击穿场强与厚度的关系模拟,从结果可以看到,无论是高击穿场强还是低击穿场强的试样,都存在几何效应。     

8/20脉冲对ZnO压敏电阻器工频耐受性能的影响

通过试验,分析了8/20脉冲次数及电流峰值对ZnO压敏电阻工频耐受性能的影响。在脉冲次数及电流峰值不同的情况下,电阻体内部发生结构性变化,导致其工频耐受性能发生变化。当脉冲电流峰值未超过某一临界值时,工频耐受时间随着冲击次数的增加而延长,超过此临界值时,工频耐受时间随着冲击次数的增加而缩短;在8/20脉冲次数一定的条件下,工频耐受时间也随电流峰值的递增呈现先延长后缩短的趋势。