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...     

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。     

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...     

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     

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。     

Fe离子掺杂对ZnO压敏电阻性能的影响

笔者主要研究了Fe³⁺离子掺杂引入对ZnO基压敏电阻微观结构及综合电气性能的影响。实验结果表明,随着铁离子掺杂量的增加,ZnO压敏电阻的电位梯度持续不断升高,非线性系数先升高而后降低,漏流先减小再增大,压比逐渐增加。分析认为,掺杂少量Fe³⁺时,可作为受主元素提高表面态密度,从而使非线性系数升高;随着掺杂量的增加,Fe³⁺转变为Fe²⁺进入ZnO晶粒内部,作为替位离子取代了部分Zn²⁺,由于r(Fe²⁺)>r(Zn²⁺),该取代产生了压应力对ZnO晶格产生挤压,减小晶格空隙,从而阻止了其他掺杂离子的进入,表面态密度降低,非线性系数降低。     

化学合成法制备ZnO压敏电阻的研究

化学合成法是一种制取超细、均匀分布粉体的有效方法。本文综述了化学合成法在制备ＺｎＯ压敏电阻粉体方面的应用研究，并对其性能进行了概述。其中包括化学共沉淀制取ＺｎＯ压敏电阻粉体、ＥＤＳ（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ　Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）法制取ＺｎＯ压敏电阻粉体和溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）法制取ＺｎＯ压敏电阻粉体。还对化学合成法制取ＺｎＯ压敏电阻粉体材料的发展作了概述。     

ZnO压敏电阻片的基础研究和技术发展动态

从非欧姆导电机理、老化机理的深化和完善、功能微观结构作用和控制、粉料预处理和制造技术等方面对zno压敏电阻片的基础理论研究进行了概括；并指出，从技术发展动态看，主要是降低残压比、提高单位体积的能量耐受能力、提高压敏电位梯度、提高长期老化性能。     

高电位梯度ZnO压敏电阻大电流冲击下电学性能的研究

通过Y2O3掺杂等工艺手段制备出具有高电位梯度值的ZnO压敏电阻,并进行大电流冲击条件下的电学性能测试。实验结果表明,在掺杂0.08%(摩尔浓度)Y2O3后,试样的电位梯度值达到2 460.5 V/mm,残压比为1.48,最大通流容量达到1 263 A,能量耐受密度达到404.7 J/cm3,具有良好的抵抗大电流冲击的性能。掺杂后的试样晶粒尺寸减小到1.5μm,并且分布比较均匀,细致均匀的微观结构有利于试样电位梯度和大电流冲击下电学性能的提高。     

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。     

烧成气氛对氧化锌压敏电阻器电性能的影响

在氧化锌压敏电阻器Zn-Bi系配方中,根据电性能的需要几乎均存在着大量的低熔点物质,如Bi2O3、Sb2O3、B2O3等,在高温烧结过程中,由于低熔点物质的挥发,造成产品性能的劣化。本文通过对烧成气氛的研究,提出了解决该问题的方法,改善了产品的一致性     

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。     

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。     

高梯度氧化锌电阻片的研制与特点

为生产符合SF6罐式金属氧化物避雷器要求的电位梯度为300～350V/mm的氧化锌电阻片.在现有配方基础上进行含量调整,同时引入NiO,通过采用生料工艺和改进烧结制度等一系列工艺措施,研制出平均电位梯度325V/mm,2ms方波通流大于800A,8/20μm,10kA压比小于1.58的φ83x21电阻片,现已批量生产....     

ZnO压敏电阻器用电气绝缘粉末固化物吸水特性的研究

ZnO压敏电阻器的耐湿热劣化性能主要决定于电气绝缘粉末固化物的吸水特性和透水特性,研究了电气绝缘粉末固化物在恒温恒湿条件下的吸水规律,指出其初期符合费克第二定律,经过一定受潮时间后趋于饱和。实验表明,吸水后介电常数和介质损耗角正切增大,国外和部分国产试样吸水后高频区和低频区的介电常数和介质损耗角正切基本同步增加,但是另一部分国产试样低频区的介质损耗角正切增长幅度大于高频区,这可能是水分子引起的可动离子造成的离子电导所致。     

热处理对氧化锌电阻片工频过电压耐受性能的影响

对未热处理及在不同温度下热处理的氧化锌电阻片进行了试验研究,结果表明,热处理可以提高8/20大电流冲击耐受能力,但工频过电压耐受性能有所降低;在保温时间一定的情况下,热处理温度在540～600℃之间,随着温度的提高,氧化锌电阻片耐大电流冲击性能也提高,而其工频过电压耐受时间减少;热处理温度在560～580℃时,氧化锌电阻片耐8/20大电流冲击和工频过电压耐受综合性能较好。将热处理和银电极还原同时进行也是一种较好的方案。     

对ZnO压敏电阻隧道效应的探讨

根据氧化锌压敏电阻的微观结构,提出了势垒交错导致共振隧穿的模型,并运用传递矩阵法合理地解释了ZnO压敏电阻的隧道效应,所得的隧穿电流符合实际ZnO压敏电阻在击穿区的温度特性．     

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。     

蒽醌显色法判定金属氧化物电阻片用氧化锌原料中的金属锌

提供了一种用蒽醌显色法判定金属氧化物电阻片用氧化锌原料中金属锌的定性分析方法。采用有机试剂蒽醌在一定浓度的碱性溶液中,在水浴加热下与金属锌反应生成一种红色的络合物,根据反应后生成络合物的红点数量,来判断氧化锌中是否含有金属锌。与传统的盐酸溶解法相比,该方法操作简单,反应现象明显直观,易于观察,判断准确。该方法具有在氧化锌原料生产厂家、金属氧化物电阻片生产厂家和压敏电阻生产厂家推广使用的价值。