氧化锌压敏电阻老化机理
压敏电阻材料特性测试及其原理探讨(精)
压敏电阻材料特性测试及其原理探讨曹伟魏立国摘要：材料的导电性往往受多种因素的影响，本实验涉及到材料中载流子在电场力的作用下是否遵循欧姆定理。
关键词：压敏电阻非线性阈值电压一、引言大多数材料的导电特性在通常条件下遵循欧姆定理，即经由该材料做成的电阻的电流与加在两端的电压成正比，这种情况下我们说材料具有线性电阻特性。
而有些陶瓷材料，当加在由这样的材料制成的电阻上的电压到一定程度后，流经电阻的电流随加在电阻两端的电压不再成正比，而呈现出急剧上升的非线性关系，也就是说不服从欧姆定理，这样的材料就是电压敏感材料，通常称为压敏电阻材料。
二、压敏电阻非线性伏安特性的微观机理的探讨从材料学角度来看，氧化锌压敏材料是以98％以上摩尔比的金屑氧化物ZnO 为基体，加入微量的队Bi2O3和Mn02等多种添加物，经高温氧化烧结而制备成的一种功能陶瓷材料．目前已提出了多种模型用于解释该类材料的非线性压敏特性，其中最有代表性的就是所谓的晶粒边界缺陷模型．该模型认为在氧化锌复合材料内部晶界层是一种本征的或接有Zn空位的P型半导体．它是相对绝缘的，是在从烧结温度冷却过程中形成的原子缺陷，正是这些晶界层提供的势垒而导致了压敏特性．从这一模型出发，可以认为当所加电压V小于阈值电压Vb时，压敏电阻内的导电机制主要是品界处的热电子效应来完成的，因此，这些晶界处的热电子随时间逐渐扩散而趋于稳定，这可能就是引起在低电压情况起始电流大而渐趋一较小的极限值的原因。
而当所加电压达到或大于阈值电压时，晶界相中带负电的陷阱将被雪崩过程产生的空穴中和而发生势垒层的击穿，这种雪崩效应(类似于半导体齐纳二报管)将是造成在阈值电压以上电流随时间而急剧增加，最终使材料变为导电体而达到过压保护作用．这种在高低电压下完全相反的变化特征可能就是非线性压敏特性的具体表现三、实验内容1．普通电阻的伏安特性曲线2．测试实验提供的7种不同压敏电阻的伏安特性曲线3．由测试到的数据和特性曲线确定的压敏电压、非线性系数和漏电流。
压敏电阻失效原因
压敏电阻失效原因
压敏电阻是一种常见的电子元件，主要用于保护电路免受过电压和浪涌电流的损害。
然而，由于各种原因，压敏电阻可能会失效，导致电路故障或损坏。
以下是一些可能导致压敏电阻失效的原因：
1. 老化：随着时间的推移，压敏电阻的性能会逐渐下降，最终导致失效。
这是最常见的原因之一。
2. 过载：如果电路中的电流超过了压敏电阻的最大额定值，就会导致过热和损坏。
3. 温度过高：高温会导致压敏电阻的性能下降，甚至烧毁。
因此，在设计和安装电路时，必须考虑温度因素。
4. 机械应力：如果压敏电阻受到机械应力的影响，例如振动或撞击，就会导致其失效。
5. 电气参数不匹配：如果电路中的其他元件与压敏电阻的电气参数不匹配，就会导致过电压或浪涌电流的问题，从而损坏压敏电阻。
总之，为了避免压敏电阻失效，需要正确选择和使用该元件，并定期检查和维护电路以确保其正常运行。
氧化锌压敏电阻器的性能及失效后的三种表现
氧化锌压敏电阻器的性能及失效后的三种表现
氧化锌压敏电阻器的性能
氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。
由于其独特的晶界结构，在一定电场下，晶界导电由热电子发射传导瞬间转变为电子隧道传导，其电阻值随着电压的增大而急剧减小，具有优异的非线性伏安特性。
那么，当存在过电压时，晶界电子隧道效应抑制过电压峰值增长，吸收部分过电压能量，从而起到对线路或设备的防护作用。
但是，不论压敏电阻器应用在电力线路或电子线路,若各种类型的过电压频繁出现,则压敏电阻器就会频繁动作以抑制过电压幅值和吸收释放浪涌能量，保护电气设备及元器件,这势必会导致压敏电阻器的性能劣化乃至失效。
氧化锌压敏电阻器失效后的三种表现
（1）劣化，表现为漏电流增大,压敏电压显著下降,直至为零;
（2）炸裂，若过电压引起的浪涌能量太大,超过了所选用的压敏电阻器极限承受能力,则压敏电阻器在抑制过电压时将会发生陶瓷炸裂现象;
（3）穿孔，若过电压峰值特别高,导致压敏电阻器陶瓷瞬间发生电击穿,表现为穿孔。
其中，在进行分级防雷保护前提下，压敏电阻器的失效模式绝大部分表现为劣化和穿孔（即短路），因此，在使用压敏电阻器时，必须与之串联一个合适的断路器或保险丝，避免电路短路引起事故。
目前，国际上流行的过电压保护器就是将压敏电阻器与限流、过流和劣化告警装置有机地组合在一起，它除了具有过电压保护功能外，还具有防止自身劣化、导致电路短路的功能。
氧化锌压敏电阻老化过程中非线性系数变化的研究_杨仲江
第30卷第9期电子元件与材料V ol.30 No.9 2011年9月ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS Sep. 2011氧化锌压敏电阻老化过程中非线性系数变化的研究杨仲江1，张枨1，柴健1，李祥超1，汝洪博2（1. 南京信息工程大学 雷电科学与技术系，江苏 南京 210044；2. 湖州市防雷中心，江苏 湖州 313000）摘要: 根据氧化锌压敏电阻（MOV）的非线性特征，结合双肖特基（Schottky）势垒理论和氧化锌陶瓷在小电流区的导电机制，提出了氧化锌压敏电阻老化劣化过程中必然伴随着非线性系数α的变化的结论。
针对一种型号的MOV，通过大量实验数据分析得出：在不同老化劣化实验条件下，MOV的非线性系数α均随劣化程度的增加而呈下降趋势；在标称电流I n冲击下，α值随冲击次数近线性下降。
经实验论证，非线性系数α对评价MOV的老化劣化程度具有一定的参考价值。
关键词:氧化锌压敏电阻；非线性系数；老化劣化；肖特基势垒中图分类号: TM23 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2011）09-0027-04Research on the varying of nonlinear coefficient during thedegradation of ZnO varistorYANG Zhongjiang1, ZHANG Cheng1, CHAI Jian1, LI Xiangchao1, RU Hongbo2(1. The Department of Lightning Science and Technology, Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044, China; 2. Huzhou Lighting Protection Center, Huzhou 313000, Jiangsu Province, China)Abstract: The process of the degradation of ZnO varistor is necessarily accompanied with the varying of nonlinear coefficient α, which is based on the double Schottky barrier theory, the electrical conduction mechanism of the zinc oxide ceramic in the low current range and the nonlinear characteristics of ZnO varistor. By the experiments on the same type of MOV, the results indicate that the nonlinear coefficient α of MOV decreases with the increasing of degradation degree in different experimental conditions, and the αvalue decreases in line shape with the increasing of impact cycles by the experiment under the impact of the nominal current I n. The nonlinear coefficient α has a valuable reference for the estimation of the degradation degree of MOV.Key words: ZnO varistor; nonlinear coefficient; degradation; Schottky barrier氧化锌压敏电阻片因其良好的非线性特性和大电流吸收能力，现在已被广泛应用于大型电气设备、电力系统、低压电源系统和信息系统的电涌防护中，其性能的好坏直接影响着安全保护的效果[1-4]。
氧化锌压敏电阻劣化前后动态特性研究
氧化锌压敏电阻劣化前后动态特性研究摘要压敏电阻经过不同程度老化以及出现劣化现象后，自身防护能力便会降低，致使热破坏现象发生。
因而，本文主要围绕着氧化锌压敏电阻在劣化前后的动态特性开展深入的研究和探讨，仅供参考。
关键词压敏电阻；氧化锌；劣化；动态特性；前言由于压敏电阻经脉冲老化后，对其工作可靠性、稳定性均会产生影响，故综合分析氧化锌压敏电阻在劣化前后的动态特性，对今后更好地把握氧化锌压敏电阻经过劣化过后的状态以及特性，有着一定的现实意义和价值。
1.简述压敏电阻压敏电阻，即非线性的伏安特性一类电阻器件，电路承在受过压情况下电压钳位当中应用，便于多余电流吸收以及敏感器件保护[1]。
1.分析动态特性2.1实验方法以及过程处于同波形、冲击电流不同条件下，分别针对同厂家以及同型号C、E两片。
脉冲波形为8/20µs条件之下，依次施加5kA、实施测定，对比C、E两片Rd10kA、15kA，而后再施加10kA、20kA、30kA冲击，各组电流均实施3次冲击，每次均间隔约5min，冷却到室温过后，每次冲击获取相应残压图以及电流图，以此测算R，借助软件系统处理数据获取相对平滑散点图实施分析。
经分析可了解d均呈U形状态分布，不同电流冲到，C片处于脉冲波形8/20µs电流冲击之下，Rd击之下，动态电阻呈优良一致性，大体上无明显重叠，特别是20kA、30kA冲击条件下Rd 均无重合。
Rd电阻为一致恢复时间，约3*10-5s。
同等电流间隔冲击条件下，脉冲波形10/350µs条件之下动态电阻缓增过后骤然上升，呈递增分布状态。
E片经以上实验分析后所获取结果和C片呈一致性，由此表明同厂家以及同型号，却为不同片相互间处于同等条件之下，动态电阻呈较小波动，一致性优良。
压敏电阻处于标准脉冲电流冲击条件下，产生以上现象可借助离子迁移基础理论予以解释分析，在脉冲波形8/20µs电流冲击作用之下，电流对反向特基的势垒产生作用，故肖特基势垒内部离子迁移主要为反向肖特基势垒耗尽一层内部离子迁移。
氧化锌压敏电阻的老化机理
氧化锌压敏电阻的老化机理1 前言从氧化锌压敏电组 U-I 特性、介电特性以及热激发电流(TSC)，综述了压敏电阻直流电压和交流电压作用引起的老化现象。
氧化锌压敏电阻的老化，归因于晶粒边界区耗尽层中填隙锌离子的扩散，由同时施加的电压和温度引起的。
当耗尽层中的填隙锌通过加热退火处理永久地扩展出来，压敏电阻的稳定性得以改善。
2 氧化锌压敏电阻的老化现象2.1 伏安特性曲线的老化现象图 1 是对直径 14mm，厚度 1.8mm 的氧化锌压敏电阻的试验中得到的。
图中分别列出直流和交流电压作用下伏安特性的老化现象[1-6.8]。
2.1.1 直流电压作用下的老化在直流电压的作用下，氧化锌压敏电阻的 U-I 曲线发生不对称变化，即在施加电压一段时间后，再测量压敏电阻的 U-I 特性时，其非线性特性曲线发生不对称的变化，如图 1(a) 所示。
试验时施加的电压梯度为 95V/mm，温度为 70℃。
加压后在测量压敏电阻的 U-I 特性表明，在同样的电压下，流过压敏电阻的电流将增加。
不对称变化表现在：和老化试验电压极性相反的伏安特性（图 1(a) 左下角）的变化比极性一致的正方向特性（图 1(a) 右上角）的变化要大。
随所施加电压和加压时间的增加，U-I 特性曲线的改变程度也加大。
2.1.2 交流电压作用下的老化当施加交流电压一定时间后，氧化锌压敏电阻的 U-I 特性曲线发生对称变化，如图 (1)b 所示。
除了特性曲线的变化是对称的特点外，改变的趋势与施加直流电压的趋势相近。
试验时所施加的交流电压梯度为 65V/mm，温度为 70℃。
试验还表明，不论是直流还是交流作用电压，老化试验后压敏电阻 U-I 特性在预击穿区（即低电场区域）的变化程度要比击穿区即（中电场区域）大得多。
2.2 功率损耗和阻性电流的增加在直流电压作用下对氧化锌压敏电阻进行加速老化试验，试验结果表明，与交流电压作用下压敏电阻一样，氧化锌压敏电阻的功率损耗和阻性电流在老化试验过程中明显增加[1， 4，5]。
氧化锌老化机理
氧化锌（ZnO）是一种重要的无机化合物，广泛应用于电子、光电、陶瓷、涂料和橡胶等领域。
然而，氧化锌的老化现象会影响其性能。
氧化锌老化机理主要包括以下几点：1. **水分和杂质吸附**：氧化锌表面的吸附和解吸过程与其长期稳定性密切相关。
水分和空气中的有机物或杂质可能吸附在氧化锌表面上，进而影响其电学、光学和力学性能。
例如，空气中的水分和有机物吸附在ZnO基材表面会导致其电导率增加，使其导电性能下降。
2. **晶粒生长与晶界的变化**：在较高温度下，ZnO晶粒会因晶粒生长和晶界的变化导致性能退化。
晶粒生长会使原本相对细小的晶粒变得较大，从而产生晶界的变化，这种情况下，晶界附近的电子和空穴在应力作用下可能重新复合，导致ZnO材料发光性能下降。
3. **不稳定性**：氧化锌材料在不同的环境下会出现不同程度的不稳定，如在高温、潮湿环境下，氧化锌可能发生不断降解、失去原有结构。
此外，充入氧化锌结构的新元素也可能引发氧化锌的竞争反应，如与空气或水中的氧气反应，引起结构改变，最终导致氧化锌性能下降。
4. **显微缺陷**：氧化锌材料中的缺陷可能诱发其性能退化。
例如，点缺陷（空位、间隙原子等）可能影响氧化锌的能带结构，使其光学性能和电学性能产生退化。
此外，介面缺陷和位错等显微结构缺陷也可能使氧化锌的性能产生变化。
为提高氧化锌的老化稳定性，科学家们采取了一些措施，如外延生长技术的改进、氧化锌材料的表面处理以及掺杂等。
对于一些特殊应用，如传感器，通过改变氧化锌的形貌和尺寸，也能提高其稳定性。
总之，对氧化锌老化机理的深入研究有助于优化设计氧化锌材料的使用，提高其稳定性和性能。
氧化锌压敏电阻老化机理再探索
氧化锌压敏电阻老化机理再探索张俊峰1 ，夏波1，孙丹峰2摘要：本文在已有的压敏电阻老化机理的基础上，作了进一步的假设，提出另外两个老化因素。
一个是在高电场下晶界的逆压电效应和电致伸缩效应的不可逆部分，另一个是大电流冲击下晶界温度骤升骤降引起的热冲击。
关健词：老化机理电致伸缩应变不可逆晶界热冲击滞后效应1 引言氧化锌压敏电阻器由松下公司发明并于1968年量产化以来，关于其在连续工作电压下和脉冲冲击下的老化特性及老化机理作了很多的研究[1~3,7]。
目前被普遍认可的是晶界离子迁移说（填隙锌离子、氧空位、铋离子等），晶界离子迁移导致晶界势垒畸变降低，压敏电压降低，漏电流变大，非线性降低。
①连续直流电压和单极性脉冲电流作用时，晶界离子迁移引起正偏肖特基势垒降低比反偏肖特基势垒降低多，与施加电场方向相反变化大，正向变化小，不对称变化明显；②连续交流电压作用时，两个方向的肖特基势垒降低程度相当，不对称变化不明显。
虽然现有的老化机理能够解释得比较充分，但它并不能解释全部现象。
如压敏电压的变化并不总是负变化，在连续电压施加的过程中，压敏电压的变化趋势是先高后低；单极性脉冲电流施加时，施加幅值小、次数少的情况下，压敏电压两个方向都是正变化，施加幅值高、次数多的情况下，压敏电压才呈负变化等等。
本文从实验出发，提出影响压敏电阻老化的补充假设，以图完善压敏电阻的老化机理。
2 实验2.1 直流加电试验10只规格为10D471的压敏电阻器，放入85℃±2℃恒温箱中，施加385V ± 2V 和直流工作电压，其中5只施加时间500h，另外5只连续施加1000h，最后放入室温恢复2h。
试验前后用CJ0001压敏电阻直流参数测试仪测量压敏电压V1mA，计算试验前后压敏电压的变化率。
2.2 单极性脉冲电流冲击试验取175只规格为14D561的压敏电阻器，用MYC-3型压敏电阻直流参数测试仪测量每一只的压敏电压、电压比和漏电流。
氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用
首页┊目录┊技术文摘┊实验制作┊实用技术┊本站制作┊网速慢点这里 氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用站长 施加于压敏电阻器两端的电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理。
因此，压敏电阻器相当于一个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg)，这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级，可看作为开路。
该区域是电路正常运行时压敏电阻器所处的状态。
最新出版：40W数字功放-D类功放原理和制作制作资料下载(2007.12.26更新)：电压控制型-开关电源全桥驱动器PM4040F PDF技术资料下载(2007.07.17更新)设计220V-380V到300W-5KW的开关电源显得更简单和方便。
PM4040F电源驱动器实用电路下载2007.07.10“压敏电阻是中国大陆的名词，意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。
相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。
压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。
现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。
所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。
在中国台湾，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为"突波吸收器"。
压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。
一、氧化锌压敏电阻器微观结构及特性氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。
它的微观结构如图1所示。
氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中含有大量金属氧化物形成大量界面态，这样每一微观单元是一个背靠背肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基垫垒串并联的组合体。
氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻是一种采用化学反应作为控制元件的传感器，它可以按照不同的压力灵敏度和延迟时间来调整阻值，因此，它在微电子、机械和生物医疗等多个领域中有着广泛的应用。
氧化锌压敏电阻的结构分为两部分，一部分是氧化锌基板，它是由锌及其化合物组成的，另一部分是形状细长的电阻材料，它们与氧化锌基板结合在一起，形成一个压敏电阻元件。
氧化锌基板上的电阻材料受压力影响，会发生结构上的变化，进而导致元件的电气特性发生变化，产生不同的阻值变化。
氧化锌压敏电阻的优点非常明显，首先，它的工作电压较低，最高不会超过5V，因此，在使用时不必担心电压过高而导致的安全隐患。
其次，它的响应时间短，响应过程中只需要几毫秒，它还可以提供低压和低功耗特性，在任何条件下都能行之有效。
另外，它的灵敏度也较高，可以检测出较小的压力变化，从而更精准地控制数字信号。
此外，氧化锌压敏电阻具有稳定性和高精度等优势，使它可以满足不同的要求，例如检测汽车、航空发动机等紧急情况的变化，以此及时响应调整，或者在石油、化工工业中用于控制压力变化，以确保产品的质量。
不过氧化锌压敏电阻也有一些缺点，其中一个是它的阻值变化不稳定，受温度和环境变化影响较大，因此，使用时要进行十分复杂的校正，从而保证其精确度。
另外，它的耐压能力也不足，在高
压的环境下容易损坏，所以在使用时需要留意保护电阻元件，以避免损坏。
综上所述，氧化锌压敏电阻是一种可靠的传感器，它的灵敏度高，响应速度快，功耗低，因此在各种压力检测和控制系统中使用广泛。
但是，它仍然存在一些不足，因此在设计时，必须慎重考虑各种因素，确保工作安全可靠。
氧化锌压敏电阻(变阻器)介绍_041224
氧化鋅壓敏電阻(變阻器)介紹 MLV, Multilayer Varistor VDR, Voltage Dependent ResistorProduct Management Team Global Marketing Algo Lin Dec 20041對於現代的 IC 線路 • 元件結構切換至互補式金屬氧化半導體(CMOS) • 元件幾何尺寸越來越小密度越來越高 • 動作電壓越來越低 • 動作頻率越來越高以上各種趨勢都使元件對 ESD/Surge 的危害越來越敏感2ESD ( Electrostatic Discharge)： 靜電放電是電荷在不同電位物體間轉移的現象， 像閃電、手觸門把 的觸感等都是ESD 。
對電子元件， 特別是高速的IC而言， 只要幾十伏特就足以造成破壞。
靜電產生原因：（1）摩擦生電：由兩種物質間交互作用產生，是一種材質 表面原子因摩擦使外層的電子形成游離化的一種現象，摩 擦後兩物質一帶正電荷另一帶負電荷。
（2）電磁感應：由強大電磁場所產生的效應，使兩物質產 生形同摩擦生電的效應，使兩物質一帶正電荷一帶負電荷 的靜電現象。
3IC 損壞原因Device Type ESD Susceptibility (Volts)30–1200 100-200 100-1000 100–300 150–7000 190–2500 300–2500 300–3000 1000–2500VMOS MOSFET, GaAsFET, EPROM JFET Op-Amp Schottky diodes Film resistors Schottky TTLTable . Susceptibility of electronic components to ESD.4靜電對電子產品損害的特點1.隱蔽性 人體不能直接感知靜電除非發生靜電放電,但是發生靜電放電人 體不一定能有電擊的感覺,這是因為人體感覺靜電電壓為2-3KV, 所以靜電具有隱蔽性。
氧化锌压敏电阻优缺点及其应用
3 .平时漏电流小( μA 数量级) 4 .放电后无续流 5.响应速度快,毫微秒数量级
还是技术参数和产量方面都有很大提高。 我国是从一九七二年开始究制造氧化锌 压敏电阻的, 经过几年的试制、生产和 使用, 已取得
良好效果。
一、氧化锌压敏电阻的优点和原理
氧化锌压敏电阻和过去一些常用的 保护器件(硒堆、RC网络)
等相比较, 具有以下优点：
1.通流容量大(500A-20KA)
2.残压低，抑制过电压能力强
氧化锌压敏电阻优缺点及其应 用
zso123
广播电视、计测、家用电器等各行各业 各种电器设备、半导体器件的过电压保 护、稳压、继电器熄火花等。 氧化论在 国外或国内都发展得十分迅速。近年来, 日本、美国、苏联、英国等国家不论在 品种、规格、
MOA在多脉冲冲击下老化性能研究
MOA在多脉冲冲击下老化性能研究李鹏飞;杨仲江;曹洪亮;赵军;王祥【摘要】ZnO压敏电阻是电力系统金属氧化物避雷器(MOA)的核心器件.ZnO压敏电阻受潮是影响其性能蜕变的重要因素.借助湿热箱和多脉冲平台,研究ZnO压敏电阻在受潮条件下的性能变化.结果显示:受潮时压敏电压(U1mA)超出±10％标准范围的速度是干燥时的3倍,30％的合格样品在一次多脉冲冲击后失效.干燥时多脉冲冲击下U1mA与泄漏电流(IL)均呈现平稳期减短,末期变化速度增快的趋势.通过ZnO压敏电阻的理化特性分析发现,压敏电阻受潮后水分子进入晶界层发生化学反应,使具有双肖恩特基势垒结构的晶界层发生畸变.多脉冲冲击下,其内部晶粒热导率急剧下降,部分热导性能较差的晶界首先发生热平衡状态转变,晶界区电荷量产生变化,最终伏安特性发生蜕变.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2016(049)001【总页数】6页(P69-74)【关键词】避雷器;ZnO压敏电阻;多脉冲;潮湿;静态参数;理化特性【作者】李鹏飞;杨仲江;曹洪亮;赵军;王祥【作者单位】南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;北京市雷电防护装置检测中心,北京 100176;北京市雷电防护装置检测中心,北京 100176【正文语种】中文【中图分类】TM862+.1金属氧化物避雷器（metal oxide arrestors，MOA）是电力系统中重要的过电压保护设备，其过电压保护水平在较大程度上决定了电力系统各种设备的绝缘水平[1]。
ZnO压敏电阻是MOA中的核心器件，因具有较好的能量吸收能力与优良的非线性而被广泛使用。
近年来，在中国沿海一些湿度较高地区，相继出现MOA在一次雷暴天气过后，“集体”失效的情况。
氧化锌压敏电阻劣化过程中电容量变化的分析应用
高电压技术 第36卷第9期2010年9月30日High Voltage Engineerin g,Vol.36,No.9,S eptem ber 30,2010氧化锌压敏电阻劣化过程中电容量变化的分析应用杨仲江1,2,陈 琳1,2,杜志航3,孙 涌4(1.气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京210044;2.南京信息工程大学大气物理学院,南京210044;3.西安交通大学电气工程学院,西安710049;4.北京雷电防护装置测试中心,北京100176)摘 要:因目前M O V 型SPD 劣化检测参数压敏电压U 1mA 和漏电流I leakag e 不能及时有效地判断M O V 劣化程度,故研究一种能考量M O V 劣化程度的方法尤其重要。
根据影响M O V 电容的主要因素以及晶界肖恩特基势垒变化、离子迁移理论等氧化锌压敏电阻的劣化机理,提出了氧化锌压敏电阻劣化过程中必然伴随电容量的变化。
在不同的冲击实验下,对M OV 型SP D 进行劣化实验表明:M OV 的电容量均随劣化程度增加而呈现上升趋势;在I n 标称值冲击下,M O V 电容量随冲击次数近似线性上升。
通过实验首次提出了电容量增幅具有考量M O V 劣化程度的重要意义,同时证明:结合U 1mA 、I lea ka ge 和电容量3个参数能够更好地分析M O V 内部劣化原因。
关键词:氧化锌压敏电阻;晶界;劣化;电容;漏电流;压敏电压中图分类号:T M 286文献标志码:A文章编号:1003-6520(2010)09-2167-06基金资助项目:公益性行业科研专项(GYH Y200806014);南京信息工程大学项目(E30J G0730)。
Project Supported by Special Fu nds for Scientific Research on Pub lic Cau ses (GYH Y200806014),Nanjing University of Inform a -tion Science &Techn ology (E30JG0730).Application on Capacitance During the Degradation of ZnO VaristorYANG Zhong -jiang 1,2,CH EN Lin 1,2,DU Zh-i hang 3,SU N Yong 4(1.Key Laboratory of M eteoro logical Disaster of M inistry of Educatio n,Nanjing 210044,China;2.School of Atmospheric Physics,Nanjing University of Infor mation Science &T echnolo gy,Nanjing 210044,China;3.College o f Electrical Engineering,Xi an Jiaotong University,Xi an 710049,China;4.Beijing T esting Center for Sug re Pr otectiv e Devices,Beijing 100176,China)Abstract:T he deg radatio n degr ee of M O V can not be estimat ed t imely and efficiently by U 1mA and I leakag e which ar e the detection parameters o f M OV -model SP D in the curr ent,therefo re,it is cr itical impor tant for a new method to estimate the degr adation deg ree of M OV.T he pro cess of t he degr adation of ZnO varist ors is necessarily co mpanied by ca pacitance change,acco rding to the major facto rs of affecting M OV ca pacitance and the r easo ns o f t he degr ada -tion of Z nO var istor s,such as Schottky bar rier chang e o f t he gr ain boundar y and the theor y of ion mig ration,etc.I t is found that the capacitance o f M O V increases w ith incr easing degr adation degr ee by the experiment of deg radate M OV -model SP D in different impact tests.In par ticular,the capacitance of M OV appro ximately linear ly increases wit h the increasing impact number s by the ex periment under the impact of the In value.T he sig nificance of the ca -pacitance g ro wt h could estimate the deg radatio n degr ee o f M OV was fir st pro posed by the ex periments,and the rea -sons o f the deg radat ion o f M O V ,based on the combination of the three parameter s,U 1mA ,I lea kag e and capacitance was analy zed.Key words:Z nO var istor ;g rain boundar y;deg radat ion;capacitance;leakage curr ent;var istor vo ltag e0 引言氧化锌压敏电阻器已广泛应用于过电压保护、浪涌吸收、过电流泄放等方面,是防护电气电子设备因受雷电闪击及其他瞬态电磁干扰造成传导过电压危害的有效器件,它的性能直接影响安全保护效果。