提高ZnO电阻片性能的研究

本研究着重进行了配方组成、ＺｎＯ预处理、电阻片规格尺寸、成型工艺等方面的研究。实践证明，ＺｎＯ原料本体的预处理，添加适量的Ａｌ３＋和采用相应的工艺条件，能降低ＺｎＯ晶粒本体电阻，可以改善ＺｎＯ电阻片在大电流下的非线性特性，并且根据配方组成，确立了合理的成型制度，提高了性能，在国内达到了较高的水平。     

高电位梯度ZnO电阻片的研制

ZnO电阻片的电位梯度以单位厚度的压敏电压U1mA/mm来评价,目前传统生产的ZnO电阻片的电位梯度约为200V/mm左右,介绍了采用新配方、新工艺来提高ZnO电阻片的电位梯度,使电阻片的电位梯度提高到290V/mm以上,并使电阻片的其它电气性能有所提高或保持原有的较好水平,通过大量的配方试验和制作工艺的优化选择,已获得比较理想的实验结果。     

国外MOA用ZnO电阻片的剖析与思考

对国外五家公司的ZnO电阻片进行了试验,并与已知ZnO电阻片样品配方对比,结果表明,五家样品的压比较低、老化系数呈下降型;其配方成分都含有Ni,D试样几乎不含Si、Cr,但是其方波通流密度较高;虽然与国内样品的显微结构相比,其物相组分相似,无明显的差别,但是多数瓷体中的大气孔较少,端面全喷铝或者留边宽度较窄。据此,提出了从根本上改进配方和工艺,如掺杂Ni,细化添加剂粒度、选择适宜的有机添加剂及添加量,以改善喷雾干燥粉料成分和成型坯体密度的均匀性;根据不同的配方,研究相适应的烧成制度,特别是冷却制度、热处理温度制度等多种思路,以期全面提高我国ZnO电阻片的性能水平。     

国际上关于ZnO电阻片冲击能量耐受能力的研究进展

笔者系统综述了国际上关于Zn O电阻片冲击能量耐受能力的研究进展。共分三个时期:早期(1970~1996)、中期(1997~2005)和近期(2006~2013)。探明了Zn O电阻片冲击能量耐受能力与冲击电流波形之间的关系。研究成果已经部分被IECA3.17工作组作为起草和修改IEC60099-4、IEC60099-10的依据。借助更加先进的监测技术和数学仿真计算,进一步从微观结构去揭示Zn O电阻片冲击能量耐受能力的机理,是下一步研究的方向和重点。     

小尺寸大电流ZnO非线性电阻片的研制

小尺寸、大通流ＺｎＯ电阻片是一种流行趋势。本文采用优化电阻片配方及工艺，增涂低温玻璃釉的方法，有效地提高了ＺｎＯ电阻片耐受大电流冲击的能力。     

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。     

直流ZnO电阻片的研究

为了满足特高压直流避雷器保护特性的要求,对ZnO压敏电阻片的电位梯度、非线性性、老化等电气特性进行深入研究。试验表明:当X(Bi2O3)/X(Sb2O3)的掺杂比例为一定值时,获得较低的残压比和较高的电位梯度;改变侧面无机绝缘层的成分使侧面绝缘层与电阻体在烧结时能紧密结合,同时增加有机绝缘保护层,提高电阻片侧面的表面电阻和侧面的防污能力及抗闪络能力,并可改善电阻片的老化特性;在较低的烧成温度下1 070～1 150℃和较长的保温时间4～7 h可获得高性能的特高压直流避雷器用直流电阻片。     

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。     

ZnO电阻片寿命内冲击老化的研究

分析了冲击电流对ZnO电阻片的老化影响。通过试验研究放电电流的幅值大小、波形、放电次数以及环境温度四个因素对老化的影响,并推导基本规律;结合标准对非线性金属氧化物电阻片性能要求的规定,提出能够一定程度上反映ZnO电阻片剩余寿命的参数,给带间隙线路避雷器提供了一种新的在线监测方法。相关的产品已经研发出来,现场应用效果良好。     

掺杂氧化钇的ZnO电阻片电性能和微观结构特征

研究了掺杂氧化钇对D5ZnO电阻片的电位梯度、方波容量和压比(U5kA/U1mA)的影响,结果表明,随着氧化钇含量的增加,电位梯度持续增加,最高达到367V/mm。当氧化钇含量在0.3%～0.7%时,压比和方波容量性能最好,分别为1.65和246J/cm3。从微观分析结果,可以看出,上述电性能特征在微观层次上的产生根源是含钇晶间相的总量和分布的变化。通过能谱分析和X射线衍射分析,确定了含钇晶间相的成分范围:Y为10%～50%;Bi、Sb都为15%～25%,主晶相化学组成为Y1.5Sb0.5O3.5。     

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。     

添加剂对氧化锌电阻片电学性能影响的研究进展

综述了近年来添加剂对氧化锌电阻片电学性能影响方面的研究进展,分析了不同添加剂对氧化锌电阻片电学性能的影响机理。通过比较发现,纳米添加剂可以降低高温烧成时的烧成温度,进而抑制晶粒长大,改善烧成均匀性,氧化锌晶粒平均尺寸可控制在1μm左右,泄漏电流2μA,通流容量可达250J/cm3。指出纳米添加剂进一步在氧化锌电阻片生产中的应用是今后研究的方向。     

氧化锌压敏电阻片电位梯度参数优化的实验研究

研究了制造过程中的升温速度、烧结温度、保温时间及冷却速度对氧化锌压敏电阻片电位梯度的影响,对氧化锌压敏电阻片的烧结工艺进行了优化,并从理论上探讨了升温速度、烧结温度、保温时间及冷却速度影响氧化锌压敏电阻片电位梯度的机理。试验结果表明,连续缓慢升温至1200℃保温3h,随炉冷至室温的烧成制度有利于获得优异的电性能。     

微量掺铝工艺对氧化锌压敏特性的影响

研究了 Al2 O3预掺入氧化锌半导体材料中对压敏特性的影响 ,阐述了Al3+进入氧化锌晶格中引起其电性能的变化。说明 Al2 O3的掺入对氧化锌非线性电阻片是不可缺少的 ,并在理论上做了简要分析。     

电子系统中感应雷的防护

介绍了电子设备、精密仪器可能遭受感应雷击的几种形式。提出了把屏蔽线两端接地或把屏蔽线一端接地，金属包层两端接地的方法对系统防雷很有效果，但根本解决轩的办法是使用信号防雷器。     

共沉淀法再利用氧化锌压敏电阻废旧片

提出以共沉淀法再利用 Zn O压敏电阻废旧片的工艺方法 ,讨论了溶解酸、沉淀剂和沉淀 p H值的选择 ,研究了温度对沉淀粒径的影响。结果表明 ,用共沉淀法粉料比常规法粉料制得的 Zn O压敏电阻电性能更好     

ZnO非线性电阻内部的微裂纹在老化中的作用

Zn O非线性电阻内部的气隙和微裂纹构成了其表面与环境联系的复杂通道 ,将内部能延缓 Zn O电阻老化的氧原子不断扩散到大气中 ,导致 Zn O非线性电阻内部的稳定因素氧原子减少而引起性能发生老化。另外微裂纹有可能是潮气进入 Zn O非线性电阻内部的通道 ,潮气将形成电阻通道而导致电阻片性能变差。     

高通流能力电阻片的研究进展

综述了近年来国内外在提高氧化锌电阻片通流能力方面的研究进展。认为影响氧化锌电阻片通流能力的关键因素是电阻片微观结构不均匀性导致电流分布的不均匀性。通过采用湿式化学粉料制备法来提高粉料的均匀性是提高电阻片通流能力的有效途径。而改善粉料的均匀性,从根本上讲是改善添加剂在粉料中的分散均匀性。因此,添加剂在粉料中应尽可能地细化和均匀。     

热处理对ZnO变阻器电学性能影响的研究

采用高能球磨的方法制备了ZnO和添加物(MnO,Sb2O3,CoO,Cr2O3,Bi2O3)的前驱超细粉体,采用固相反应烧结技术在1 140℃进行2 h烧结制备出ZnO陶瓷变阻器。用SEM,XRD研究了不同退火温度对ZnO压敏陶瓷的显微形貌、相结构,伏安非线性特性和微观电性能的影响。从阻抗分析,激活能和介电损耗与频谱关系分析证明了600～800℃热处理时晶界由于β-Bi2O3向γ-Bi2O3的相变引起的体积膨胀而变宽,导致晶界电子陷阱浓度降低,从而使得势垒高度下降,漏电流增加。