不同脉冲电流作用下氧化锌压敏电阻伏安特性分析
氧化锌压敏电阻器脉冲电流试验分析
氧化锌压敏电阻器脉冲电流试验分析摘要：雷电是一种大自然放电现象，雷电破坏作用和雷电流强度、能量及其波形有密切的关系，ZnO压敏电阻作为现代防雷技术的核心器件，其性能的好坏直接影响着电力系统的过电压水平和设备的绝缘水平，本文描述了氧化锌压敏电阻需要经受的不同测试标准的脉冲电流试验，模拟真实雷电浪涌对氧化锌压敏电阻造成的危害，考量氧化锌压敏电阻器的耐雷击能力。
关键词：氧化锌压敏电阻脉冲电流浪涌模拟雷电1.概述现代防雷技术的发展，主要体现在从直接雷击的防护发展到雷电波侵入及雷电电磁脉冲的防护，这对防雷装置的功能提出了新的要求，总体来说雷电对电路或者线路的影响是过电压或者过电流，防雷电路中将不可或缺的出现过压保护元器件与过电流保护元器件。
雷电浪涌时电力系统的突出问题，氧化锌压敏电阻是抑制浪涌过电压的重要设备，在电力系统保护中应用广泛，主要可用于直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的天馈线路。
从手持式电子产品到工业设备，其规格与尺寸多种多样。
随着手持式电子产品的广泛使用，尤其是手机、手提电脑、PDA、数字相机、医疗仪器等，其电路系统的速度要求更高，并且要求工作电压更低，这就对压敏电阻器提出了体积更小、性能更高的要求。
因此，表面组装的压敏电阻器元件也就开始大量涌现，而其销售年增长率要高于有引线的压敏电阻器一倍多。
压敏电阻在雷击电涌冲击条件下的性能将直接影响电涌保护效果。
因此在各国不同标准中均对压敏电阻的脉冲电流能力进行了验证。
1.氧化锌压敏电阻防雷工作原理2.1氧化锌压敏电阻器的结构氧化锌压敏电阻器是一种陶瓷工艺制成的化合物半导体元件，以氧化锌为主要成分，另加少量的其他金属氧化物（颗粒），如：钴，锰，铋等压制而成，由于两种不同性质的物体组合在一起，相当于一个PN结（二极管），因此，压敏电阻相当于众多的PN结串、并联组成。
2.2 氧化锌压敏电阻器防雷工作原理ZnO压敏电阻在设计制造过程中就已经确定了它的开关电压或者压敏电压，当压敏电压两端所施加的电压低于开关电压值时，压敏电阻呈高阻值状态，此时即使压敏电阻并联在电源线路上，也像一个断开的开关，当施加在压敏电阻两端的电压高于压敏电阻值时，压敏电阻立即呈导通钳位状态，此时压敏电阻类似于一个稳压二极管。
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。
不同类型冲击电流对ZnO压敏电阻老化的影响研究
不同类型冲击电流对ZnO压敏电阻老化的影响研究赵江泽;赵洪峰;程宽;王昊;谢清云【期刊名称】《高压电器》【年(卷),期】2024(60)2【摘要】为了比较不同类型冲击电流对氧化锌(ZnO)压敏电阻直流老化的影响,将相同类型的ZnO压敏电阻样品分别开展2 ms方波(峰值为2 kA)耐受试验和4/10μs冲击电流(峰值为100 kA)试验。
实验结果表明,在1~3轮(3~9次)的冲击耐受下,2 ms方波对ZnO压敏电阻的老化特性能起到一定优化作用,而4/10μs大电流冲击则使得ZnO压敏电阻老化特性持续劣化。
利用扫描电子显微镜(SEM)、光谱仪、数字源表研究其微观结构以及电气性能参数变化。
结合实验结果分析原因,4/10μs冲击电流对ZnO压敏电阻的损伤程度大于2 ms方波冲击电流的损伤程度,更容易引起ZnO压敏电阻的老化,在1~3轮(3~9次)2 ms方波耐受下,可以改善压敏电阻老化特性,其原因在于冲击电流产生热效应使构成晶界势垒亚稳定成分填隙锌离子在晶界发生反应而降低其浓度,得到比冲击前更稳定的晶界结,从而提高了其老化特性。
【总页数】7页(P127-132)【作者】赵江泽;赵洪峰;程宽;王昊;谢清云【作者单位】新疆大学电气工程学院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室;西安西电避雷器有限公司【正文语种】中文【中图分类】TM5【相关文献】1.高电位梯度ZnO压敏电阻大电流冲击下电学性能的研究2.ZnO压敏电阻冲击电流寿命分布的试验研究3.试论大电流冲击老化对ZnO压敏陶瓷造成的影响4.基于回复电压法的ZnO压敏电阻冲击老化诊断5.B_(2)O_(3)掺杂对直流ZnO压敏电阻老化特性的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
集成电路氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用性能参数
【集成电路(IC)】氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用【集成电路氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用性能参数】“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。
图2是压敏电阻器的等效电路。
氧化锌压敏电阻器的典型V-I特性曲线如图3所示：预击穿区：在此区域内，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。
击穿区：压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时，其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当)，其伏安特性呈优异的非线性电导特性，即：I=CVα其中I通过压敏电阻器的电流C与配方和工艺有关的常数V压敏电阻器两端的电压α为非线性系数，一般大于30由上式可见，在击穿区，压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化，压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。
氧化锌压敏陶瓷的制备应用性能
氧化锌压敏陶瓷1.功能陶瓷所谓功能陶瓷，就是指在微电子、光电子信息和自动化技术以及生物医学、能源和环保工程等基础产业领域中所用到的陶瓷材料。
功能陶瓷所具有的独特声、光、热、电磁等物理特性和生物、化学以及适当的的力学特性，在相应的工程和技术中起到了关键的作用。
这种陶瓷材料从其形态上可以分为块体、粉体、纤维和薄膜四种类型。
2.压敏陶瓷压敏陶瓷既是功能陶瓷的一种，它是指一定温度下，某一特定电压范围内，具有非线性伏安特性且其电阻随电压的增加而急剧减小的一种半导体陶瓷材料。
目前压敏陶瓷主要有4大类—— SiC、TiO2、SrtiO3和ZnO。
其中应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷。
由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，压敏电阻α值（非线性指数）高( α>60，比SiC压敏电阻器10倍以上)，有可调整C值和较高的通流容量，因此得到广泛的应用。
在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。
3.氧化锌压敏陶瓷ZnO压敏陶瓷生产方法是在ZnO 中添加Bi2 O3、Co2 O3、MnO2、Cr2 O3、Al2 03、Sb2 03、Ti02、Si02、B2O3 和PbO 等的氧化物。
在配方中常含有Bi 元素，其主晶相为具有n型半导体特性的ZnO；此外，瓷相中除有少量添加物与ZnO形成的固溶体外，大部分添加物在ZnO晶粒之间形成连续晶相。
主晶相ZnO 是n型半导体，体积电阻率为10 ·m以上的高电阻层。
因此，外加电压几乎都集中在晶界层上，其晶界的性质和瓷体的显微结构对ZnO电阻的压敏特性起着决定性作用。
一般ZnO的粒径d为几微米到几十个微米，晶界层厚度为0．02～0．2 ；也有人认为晶界相主要集中于三到四个ZnO晶粒交角处，晶界相不连续，在ZnO 晶粒接触面间形成有一层厚度20U左右的富铋层，其性质对非线性特性起重要作用。
氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用
氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用压敏电阻是由在电子级ZnO 粉末基料中掺入少量的电子级Bi 2O 3、Co 2O 3、MnO 2、Sb 2O 3、TiO 2、Cr 2O 3、Ni 2O 3等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷；它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量。
1 氧化锌压敏电阻电性能参数1.1 压敏电压U 1mA压敏电阻的电流为1mA 时所对应的电压作为I 随U 迅速上升的电压大小的标准，该电压用U 1mA 表示，称为压敏电压。
压敏电压是ZnO 压敏电阻器伏安曲线中预击穿区和击穿区转折点的一个参数，一般情况下是1mA （Φ5产品为0.1mA ）直流电流通过时，产品的两端的电压值，其偏差为±0.1%。
1.2 最大连续工作电压MCOV最大连续工作电压MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压U DC 或最大交流电压有效值 U RMS 。
最大直流电压的值为80%~92%U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大直流电压；最大交流电压的值为60%~65% U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大交流电压。
1.3 漏电流 I L漏电流(mA)也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。
IEC 对漏电流 I L 较为普遍的定义是：环境温度25℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压 U DC 时，流过压敏电阻的直流电流。
一般而言，在材料配方和烧结工艺固定的情况下，漏电流适中的压敏电阻具有较好的安全性和较长的寿命。
1.4 非线性指数α非线性指数α指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。
它是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志。
ZnO 压敏电阻器是一种非线性导电电阻。
氧化锌压敏电阻特性
电力电子• Power Electronics210 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】氧化锌压敏电阻 结构 特征 伏安特性现阶段氧化锌压敏电阻已经取得了很好的应用，在电力系统和电子系统的过压保护中发挥着重要的作用，但是在实际使用时有很大优化空间，比如氧化锌压敏电阻的老化判定可以进行优化处理，这样可以更好的对氧化锌压敏电阻的老化进行判定防止出现因为受潮而导致性能的老化。
针对这些可优化的空间，笔者对氧化锌压敏电阻的特性进行探讨，有着重要的现实意义。
1 氧化锌结构特征1.1 氧化锌晶体的结构研究氧化锌压敏电阻特性，首先要对氧化锌晶体进行研究。
氧化锌晶体是利用红锌矿为原料制作的金属氧化物，这种氧化物中既包括化学键又包括离子键，属于中间键型，氧化锌压敏电阻的这种独特的键形也就决定着其独有的特性。
氧化锌压敏电阻的基本结构是成六角排布的，并且在六角排布的中间有着很多的锌离子填充。
通常情况下，氧化锌压敏电阻有着三种构型，三种构型分包为六角、立方闪锌、立方岩盐矿等。
这三种结构是可以进行转换的。
1.2 氧化锌晶体结构的缺陷我们在对氧化锌压敏电阻的特质进行使用时，很少有人了解过这些能够被我们使用的特性来源于氧化锌压敏电阻中氧化锌晶体中的结构缺陷，这是这些缺陷使得氧化锌压敏电阻有了很多的电阻特性。
上文我们已经提到过氧化锌压敏电阻通常情况下有三种可以互相转换的构型，这些构型基本决定了他们的缺陷来源。
立方闪锌结构中有很大的孔隙，这些孔隙中不同的离子的扩散不同，有的离子的扩散系数比较高，就易于扩散，有的离子扩散系数低就不容易扩散，这些特性使得锌离子容易集中出现积聚的情况。
同时氧化锌压敏电阻中的晶体也会受到掺杂的杂质影响，这种杂质影响也会导致其内部结构出现缺陷，这种杂质影响的氧化锌压敏电阻特性文/谭智昭 王洋缺陷主要是呈现为空腔和空穴，这些空腔和空穴将会直接影响到氧化锌晶体的电子的流向，导致其载流子发生散射，使得载流体的迁移受到较大的影响。
氧化锌亚敏电阻
ZnO 压敏半导体特性研究【一】实验目的1．掌握压敏电阻工作原理及常用性能参数指标，了解低压压敏电阻应用背景及研究发展动态。
2．了解压敏电阻综合参数测试仪的结构及使用方法。
掌握基本的压敏电阻性能参数测试技术，并测试ZnO 压敏电阻不同标称值下的压敏电压和漏电流。
3．根据实验室提供仪器，设计合适的实验方法、实验程序及实验电路，综合研究线性电阻、市售元片式ZnO 低压压敏电阻以及自行研制的ZnO 薄膜压敏电阻的电流电压特性。
【二】实验基本原理压敏半导体是对电压变化敏感的非线性半导体电阻材料。
目前最具代表性的是ZnO 压敏电阻，具有非线性系数高，响应快，流通容量大等一系列优点，广泛应用于电子设备、电力系统等领域。
主要作为半导体器件的过压保护。
电子产品的小型化、集成化，使得目前对低压压敏电阻的需求量迅速增大。
1． 压敏半导体的电流－电压特性：压敏电阻器的电流随外加电压的变化呈非线性。
理想的I-V 特性曲线如图1所示。
实际压敏电阻特性曲线没有那么强的非线性，图2示出了ZnO 压敏电阻器的I －V 特性曲线。
曲线可分成小电流区(Ⅰ)，中电流区(Ⅱ)和大电流区(Ⅲ)。
电流在510-A 以下是小电流区，称为预击穿区，该区的I －V 特性呈现I lg ∝21V 的关系。
在击穿区以下更小的电流范围内，I －V 特性是欧姆特性。
在510-A 至310A 区间是中电流区，称为击穿区，与预击穿区相比，曲线呈非常高的非线性。
电流大于310A 的区域称为大电流区，由于晶粒上的压降要考虑在内，因而I －V 特性出现回升趋势，非线性减弱。
图1 压敏电阻器的I-V特性曲线1－ZnO压敏电阻器；2－SiC压敏电阻器；3－线性电阻器图2 ZnO压敏电阻器的I－V特性2．非线性系数：由α⎪⎭⎫⎝⎛=CVI可表示压敏电阻的非线性I～V特性。
式中α为非线性系数，α值是衡量非线性强弱的重要参数；C为材料常数。
对式(1)取对数并微分得VdId lglg=α(2)从该式可知，在双对数坐标的I －V 特性曲线中α是击穿区（近于直线）曲线的斜率。
氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用
氧化锌压敏电阻的电性能参数及添加剂的作用压敏电阻是由在电子级ZnO 粉末基料中掺入少量的电子级Bi 2O 3、Co 2O 3、MnO 2、Sb 2O 3、TiO 2、Cr 2O 3、Ni 2O 3等多种添加剂，经混合、成型、烧结等工艺过程制成的精细电子陶瓷；它具有电阻值对外加电压敏感变化的特性，主要用于感知、限制电路中可能出现的各种瞬态过电压、吸收浪涌能量。
1 氧化锌压敏电阻电性能参数1.1 压敏电压U 1mA压敏电阻的电流为1mA 时所对应的电压作为I 随U 迅速上升的电压大小的标准，该电压用U 1mA 表示，称为压敏电压。
压敏电压是ZnO 压敏电阻器伏安曲线中预击穿区和击穿区转折点的一个参数，一般情况下是1mA （Φ5产品为0.1mA ）直流电流通过时，产品的两端的电压值，其偏差为±0.1%。
1.2 最大连续工作电压MCOV最大连续工作电压MCOV 指的是压敏电阻在应用时能长期承受的最大直流电压U DC 或最大交流电压有效值 U RMS 。
最大直流电压的值为80%~92%U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大直流电压；最大交流电压的值为60%~65% U 1mA ，或产品在85℃下，正常工作1000h ，施加的最大交流电压。
1.3 漏电流 I L漏电流(mA)也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。
IEC 对漏电流 I L 较为普遍的定义是：环境温度25℃时，在压敏电阻上施加其所属规格的最大连续直流工作电压 U DC 时，流过压敏电阻的直流电流。
一般而言，在材料配方和烧结工艺固定的情况下，漏电流适中的压敏电阻具有较好的安全性和较长的寿命。
1.4 非线性指数α非线性指数α指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。
它是一个元件的电阻值是否随电压或电流变化和变化是否敏感的标志。
ZnO 压敏电阻器是一种非线性导电电阻。
压敏电阻器的伏安特性和电性能参数
压敏电阻器的伏安特性和电性能参数来源:电源谷作者:Blash 发布时间:2007-03-20 13:40:091 、与其他元件相比，压敏电阻器的电性能参数较多，若要很好地理解这些参数的意义，就要首先了解压敏电阻器的外加电压与流过压敏电阻器本体电流之间的关系，这个关系被称为伏安特性（ V/I 特性）。
压敏电阻的典型伏安特性如图 1 所示。
图 1 压敏电阻的伏安特性（ 24 ℃）由该图看出，V/I 曲线可明显地分为三个区域：预击穿区(J=0~10-5A/cm2) 、击穿区（J =10-5~10A/cm2）、回升区（J >10A/cm2）。
预击穿区的V/I 特性呈现 lg J ∝E 1/2 的关系，如图 2 所示。
击穿区的特性呈观 lg J ∝lgE 的关系，且可表示为：j=(E/K)α或I =(U/K) α（ 1 ）式中，K 为常数、α表示击穿区的非线性系数。
回升区的特性呈现J ∝E 的欧姆关系。
压敏电阻的伏安特性随温度的变化如图 3 所示。
图 3 不同温度下的伏安特性由该图可见预击穿区的V/I 特性随温度变化很大，即在外加电压相同的情况下，流过压敏电阻的电流会随着环境温度的提高而大幅度增加；击穿区的V/I 特性几乎不受温度的影响。
虽然每只压敏电阻都有它特定的V/I 特性曲线，但是同规格压敏电阻的V/I 特性曲线又是比较近似的，我们在产品说明书中只要给出每个规格产品的最典型V/I 特性曲线，一般就可以满足用户的需要。
从压敏电阻的典型伏安特性曲线（图 1 ）我们可以很直观地理解压敏电阻的功能和大多数电性能参数的实际意义，及其它们的在应用中作用。
下面，我们详细介绍压敏电阻的电性能参数。
2 压敏电压U N（ varistor voltage ）和直流参考电流I 0从压敏电阻的典型伏安特性曲线（图 1 ）我们可以明显地看出：压敏电阻在其V/I 特性曲线的预击穿区内有一个拐点，这个拐点对应着一个特定的拐点电压和一个特定的拐点电流；当外加电压高于这个拐点电压，压敏电阻就进入“导通”状态（电阻值变小）；当外加电压低于这个拐点电压，压敏电阻就进入了“截止”状态（电阻值变大）。
氧化锌压敏电阻器的工频过电压（TOV）特性分析
氧化锌压敏电阻器的工频过电压（TOV）特性分析发布时间：2021-12-16T02:28:40.820Z 来源：《科技新时代》2021年10期作者：罗致成[导读] 为进一步了解氧化锌压敏电阻器自身工频过电压（TOV）基本特性，便于更好地提升氧化锌压敏电阻器自身耐受性，积极落实此方面细致分析工作现实意义较为突出。
广东南方宏明电子科技股份有限公司广东东莞 523000摘要因低压的供电系统当中工频过电压现象频繁出现，以至于氧化锌压敏电阻器自身耐受性无法得以保证，致使失效情况产生。
故积极分析与了解氧化锌压敏电阻器自身工频过电压（TOV）基本特性较为必要且重要。
关键词：氧化锌；电阻器；压敏；过电压（TOV)；工频；特性；前言为进一步了解氧化锌压敏电阻器自身工频过电压（TOV）基本特性，便于更好地提升氧化锌压敏电阻器自身耐受性，积极落实此方面细致分析工作现实意义较为突出。
1、简述氧化锌压敏电阻器氧化锌压敏式电阻器，属于主体为氧化锌、加入多种不同金属的氧化物质，通过电子陶瓷典型工艺加工制作而成半导体多晶陶瓷元件，所具备优势特点集中表现为大通流容量、低限制电压、快速响应、无续流、无极性、电压低温度系数等[1]。
2、特性分析2.1在特性表征层面氧化锌压敏电阻器TOV基本特性，即TOV施加过程，氧化锌压敏电阻器所表现特性以及可度量各项参数相对较多，包含着TOV幅值、电流变化、温升曲线、TOV耐受时间、耐受最高的温升等。
2.2在影响因素层面1）在自身因素层面氧化锌压敏电阻器形成自身性能，属于配方以及工艺所产生共同作用所致。
针对规格相同的氧化锌压敏电阻器，压敏电压为不同值，有离散分布现象存在，施加同等幅值TOV电压，相比较低压敏电压产品，较高压敏电压产品呈较低负荷[2]。
较高压敏电压产品所表现TOV 耐受为较长时间，也就是，相比较低压敏电压产品，较高压敏电压产品更具TOV耐受性优势。
但压敏电压，其并非属于氧化锌压敏电阻器基本性能当中TOV耐受性在本质上影响因素。
金属氧化物压敏电阻在单脉冲及多脉冲实验中静态参数的变化
金属氧化物压敏电阻在单脉冲及多脉冲实验中静态参数的变化刘正源【摘要】文章根据线性链老化、肖特基势垒理论,采用交流热稳定冲击实验,主要分析了金属氧化物压敏电阻在单、多脉冲进行测验的情形下,泄漏电流、压敏电压变化的特征.结果表明:利用金属氧化物压敏电阻进行单、多脉冲进行实验,在实验次数不断增多的情况下,会产生老化;工频电流作用下的金属氧化物压敏电阻,其抗雷电能力和稳定性都会受到不同程度的影响.【期刊名称】《内蒙古气象》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P33-35)【关键词】MOV;压敏电阻;漏电流;多脉冲【作者】刘正源【作者单位】内蒙古雷电预警防护中心,内蒙古呼和浩特市010051【正文语种】中文【中图分类】TM862引言随着防雷减灾事业的日益发展，电涌保护器的安全问题也愈发受到关注。
金属氧化物压敏电阻（MOV）型电涌保护器受到了海内外人员高度追捧，主要还是因为它具有的非线性性质以及具有的残压限制水平等参数的优点，值得当今防雷电电涌研究人员进行深入的探索。
当前，中国有许多专家研究电涌保护器，研究方面主要集中于劣化前后静态参数变化以及其耐受状况。
首先是，应达等［1］得出了通流容量与电源型SPD的瞬态过电压、能量耐受密度及电压梯度等有关的结论，实验主要分析工频电压对压敏电阻所造成的影响，实验所依据的主要是双肖特基势垒理论和压敏电阻伏安特性。
其次，杨仲江等［2］通过实验得出了MOV在交直流电压下，其耐受能力与热容量和散热能力二者密不可分的结论，这个实验主要是对限压型SPD的耐受能力进行分析，分析过程主要利用了压敏电阻直流参数仪和热稳定实验箱。
再次，张欣等［3］通过实验得出了MOV散热能力和电流大小以及片径大小有直接关系的结论，这个实验主要分析了MOV瞬时散热能力、片径及热熔穿电流，整个实验过程也主要依赖MOV芯片瞬态热阻抗模型的建立。
张欣等［4］对于不同冲击电压作用下氧化锌压敏电阻老化情况进行了相关研究，主要是通过工频电压耐受下的氧化锌压敏电阻冲击老化试验，国内也有部分专家［5－9］在判定压敏电阻劣化程度是以静态参数为依据。
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。
氧化锌压敏电阻特性的分析
氧化锌压敏电阻特性的分析摘要：氧化锌压敏电阻因为其自身的一些物理和化学性质，使得其在电路保护及相关系统保护中应用较为广泛。
现阶段氧化锌压敏电阻已经在电子设备保护、通讯系统保护、电力及工业系统保护中取得了较好的应用。
关键词：氧化锌压敏电阻；结构；特征；伏安特性由于雷电电压和操作电压等瞬间高电压会导致电子系统遭到破坏，并且这种破坏通常会导致整个系统的瘫痪，进而产生较大的经济损失。
为此各国均在对这种高压对电路系统的破坏防护进行研究，这种背景下氧化锌压敏电阻由于其对限制过电压的优异性能，其特性也非常受到研究界的关注，通过对其特性的研究分析出更加方便的保护系统。
现阶段氧化锌压敏电阻已经取得了很好的应用，在电力系统和电子系统的过压保护中发挥着重要的作用，但是在其使用过程中还存在着一些问题有待解决，比如老化劣化的判定标准不够精确，内部容易受潮导致性能下降，受过电压冲击时瓷套因制造工艺不高而产生爆炸等。
为此笔者对氧化锌压敏电阻的结构特征，电气特性等方面进行深入细致的研究具有重要的意义。
1、氧化锌结构特征1.1氧化锌晶体的结构研究氧化锌压敏电阻特性，首先要对氧化锌晶体进行研究。
氧化锌晶体是利用红锌矿为原料制作的金属氧化物，这种氧化物中既包括化学键又包括离子键，属于中间键型，结构的基础是氧离子以六角密堆积的方式排列，氧离子紧密排列所形成的四面体空隙中半数由锌离子填充，而氧离子密堆所形成的八面体空隙则是全空的。
氧化锌晶体常见的结构有三种，分别为六角纤锌矿结构、立方闪锌矿结构和立方岩盐矿结构。
上述三种结构受温度以及压力等因素的影响可以互相转变，其相变的过程会导致极性效应的产生，而极性效应则直接影响着氧化锌晶体的电气特性。
1.2氧化锌晶体的能带结构纯净的氧化锌晶体，其能带由氧离子的电子能级和锌离子电子能级组成。
价带和导带之间的禁带宽度为3.2~3.4eV。
因此，在室温下，满足化学计量比的纯净的氧化锌晶体应该是绝缘体。
然而，实际上氧化锌晶体却是一种典型的型半导体。
氧化锌压敏电阻器概述
氧化锌压敏电阻器概述
氧化锌压敏电阻器是一种瞬时过电压保护器件。
它的主要功能是电阻值随着电压的变化而对称地非线性地变化，因而，它是一种对电压敏感性元件。
它具有电压非线性系数a大，残压低，浪涌耐量大，使用电压范围宽（从几伏到几十万伏），伏安特性陡峭且对称，对脉冲响应时间快，而且无续流，漏电流小（uA），电压随温度变化小等特有的优点。
高能氧化锌压敏电阻器还具有低场强、高能容的特点。
近年来的电力系统、电子线路中，吸收大气过电压和操作过电压，在超导移能和发电机组灭磁、电器设备、半导体器件及各种电机过压保护等方面具有广泛的应用前景。
一、主要用途
A、吸收大气过电压（防感应雷或沿着电源线进入系统的侵入波）
在电力系统用作避雷器保护配电变压器、配电盘、电镀表等。
在铁路系统用于铁路信号系统防雷，作为移频自动闭塞设备，小站电源屏等半导体讯号装置的保护。
在广播系统用于广播外线防雷击过电压保护。
B、吸收内部过电压（操作过电压）
用于各种电子设备、电子仪器的电源回路吸收切合闸引过的操作过电压，保护可控硅及硅整流管（如用在龙门刨、轧钢机、数控机床调速柜上，大型可控硅整流装置的交流侧、直流侧和元件侧等）以及高低压开关柜、防暴开关真空开关、高压变压器、高压电机等抑制浪涌过电压。
C、消除接点电火花
用于消除继电器触点火花，消除微型马达上电火花。
抑制显象管内部跳火和自动消磁等，以延长被保护线路的寿命，消除由电火花产生的无线电干扰等。
D、发电机灭磁，超导移能和过电压保护
用于各种发电机绕组灭磁，超导磁体移能和转子过电压保护及大功率整流设备与同步电机的过电压吸收。
氧化锌压敏陶瓷伏安特性的微观解析
氧化锌压敏陶瓷伏安特性的微观解析陈新岗1,李 凡2,桑建平3(1.重庆工学院电子信息与自动化学院,重庆400050;2.西安交通大学电气工程学院,西安710049;3.国家绝缘子避雷器质量监督检验中心,西安710077)摘 要:为从微观层面上解析ZnO 压敏陶瓷M O V 的宏观伏安特性,根据电镜和深能级瞬态谱(DL T S)的观测结果,结合试验实测几种规格M OV 小电流和大电流下的试验数据,建立ZnO 在小电流区和大电流区的微观集中参数等效电路模型,然后依据晶界势垒、电子陷阱等理论,微观解析了各区的导电特性。
结果表明:随着外施电压的增加,电子的穿透能力不断增强,使ZnO 在小电流区晶界层的非线性微观等效电阻不断增大,它与纯ZnO 晶粒层的线性电阻共同作用使ZnO 小电流区伏安特性呈现出3个不同的特性宏观区域即预击穿区、击穿区和回升区;随着外施瞬态冲击大电流幅值的加大,ZnO 在大电流区微观等效电感值增加,使ZnO 大电流区伏安特性宏观呈现缓慢上升区、快速上升区和迅速上翘区;晶界层厚度的不均匀性和晶界层中电子陷阱密度的差异性宏观表现为等效电阻的非线性变化,晶界层和纯ZnO 晶粒层在小电流区和大电流区具有不同的微观作用机理使得ZnO 压敏陶瓷在不同电流区呈现出不同的独特宏观伏安特性。
关键词:ZnO 压敏陶瓷;电镜;深能级瞬态电容谱;晶界势垒;电子陷阱;伏安特性;微观解析中图分类号:T M 862文献标志码:A 文章编号:1003 6520(2007)04 0033 05基金资助项目:重庆市科委基金项目资助(CST C2005BB6076)。
Project Sup ported b y Ch on gqing S cien ce &Technology Com m ission Research Pr oject (No.CSTC 2005BB6076).Microcosmic Analysis of U I Characteristic of ZnO Pressure sensitive CeramicsCH EN Xin g ang 1,LI Fan 2,SANG Jian ping 3(1.School of Electronic Inform ation and Autom ation,Chongqing Instituteof T echnolo gy,Chongqing 400050,China;2.School of Electrical Engineering ,Xi an Jiaotong U niv ersity,Xi an 710049,China;3.China National Center for Quality Supervision and T est of Insulatorsand Sur ge Arr esters,Xi an 710077,China)Abstract:T he U I character istic of ZnO pr essure sensitive ceramics is analyzed,Z nO pressur e sensitiv e cer amics co nsists o f gr ain cr ystal with differ ent size,w hich is polygo na l cry stal.T he U I character istic of ZnO pressure sen sit ive ceramics consists of t hr ee ar ea:the befo rehand breakdo wn ar ea,the breakdo wn ar ea and the r ise ar ea.T he befo rehand breakdow n area is linear near ly.T he br eakdow n ar ea is nonlinea r,ZnO pressure sensit ive ceramics is used in this a rea.T he nonlinear ity o f ZnO pressur e sensitiv e ceramics is w or se in the rise area.T he established o rig inal micro cosmic model in low curr ent and hig h curr ent ar ea is o bser ved w ith electro n micr oscopy and analy zed.U I char acter istic in the low cur rent area is presented throug h ex per iment of actual sev eral kind o f specification M OV in the D.C.v olt age according to micr oscopic mo del and gr ain boundar y bar rier and electr onic trap theo ries.In low cur r ent ar ea,the no nlinear r esist ance can not part icipat e in the procedur e of the electric conduction w hen the vo ltag e is very lo w,and t he U I character istic of ZnO pr essure sensitiv e ceramics is linear nearly.With increase o f t he vo ltag e ,the no nlinear resistance par ticipates in the pro cedure o f the electric conductio n little by little,and the ZnO pressur e sensitiv e cer amics presents no nlinear.In the high cur rent ar ea,the inductance and the var iety of the curr ent are deci siv e facto rs.T he electric conductio n char acteristic of var io us secto rs has analyzed by electro n micro sco py,equiv alent resistance o f gr ain bo unda ry layer is increased slow ly due to asymmetr y thickness o f g rain boundar y layer and elec tr on tr ap densit y in gr ain boundar y layer,different electric mechanism of g rain bo undary layer and pure gr ain o f Z nO br ings up unique U I char acter istic o f ZnO Pr essure sensitiv e Cer amics.Key words:ZnO pressur e sensitiv e ceramics;elect ron m icroscopy ;deep lev el transient spect roscopy;g rain boundary bar rier ;elect ronic tr ap;U I char acter istic;micro co smic analysis0 引 言氧化锌(ZnO)压敏陶瓷(M OV)技术起步于1968年。
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。
直流作用下氧化锌压敏电阻极性效应分析
直流作用下氧化锌压敏电阻极性效应分析
直流作用下氧化锌压敏电阻极性效应分析
张枨;杨仲江
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】2012(031)009
【摘要】为了能够精确测量MOV(氧化锌压敏电阻)的老化程度,利用LPL-2型直流热稳定仪分别对MOV样品进行了正负直流老化实验,然后对老化MOV的静态参数进行了测量并描绘出了压敏电压的变化曲线以及小电流区的伏安特性曲线.结果表明:在单一直流作用下,MOV存在极性效应和伏安特性曲线蜕变,而且其伏安特性曲线蜕变在负向测量时较严重;在正负直流交替作用下,MOV的极性效应逐渐消失,但其伏安特性曲线仍存在蜕变.这为今后精确表征MOV的蜕变程度提供了新的思路.
【总页数】4页(19-22)
【关键词】直流;极性效应;肖特基势垒;伏安特性曲线
【作者】张枨;杨仲江
【作者单位】南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京210044;南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044
【正文语种】中文
【中图分类】TM23
【相关文献】
1.冲击电流作用下氧化锌压敏电阻极性效应分析 [J], 杨仲江; 柴健; 张枨; 赵军; 李祥超
2.氧化锌压敏电阻在直流环境下的老化机理研究 [J], 苑吉河; 张曦; 黄雪昀; 王。
氧化锌电阻脉冲V-I特性方程应用于避雷器的研究
设计应用技术 2023年5月25日第40卷第10期· 27 ·配方及工艺优化以及电阻片或避雷器并联配合等方面具有更强的实用性。
参考文献：[1] 程 龙，张南法.氧化锌电阻脉冲V-I 特性方程在避雷器中的应用[J].电瓷避雷器，2013（2）：89-93.[2] 余存仪，刘辅宜.氧化锌压敏电阻陡波特性的研究[J].电瓷避雷器，1989（5）：30-36.[3] 柯伟青.基于氧化锌薄膜的电阻开关特性研究[D].杭州：杭州电子科技大学，2010.[4] 邹建章，胡 京，李 帆，等.一种在线测量氧化锌避雷器全工况电流的方法及装置：201910674156.0[P].2019-10-29.[5] 明 楠.纳微米级ZnO 的制备和发光研究[D].天津：天津理工大学，2007.表1 8/20 μs 脉冲V-I 特性的测试和计算实测值计算值I/A U /V R /Ωlg R /Ωlg I /A α21U 计算/V 电压偏差/%6006 14610.2401.0172.7816.406 267.3-1.971 0006 5536.5500.8203.0012.106 452.61.531 5006 7964.5300.6603.189.996 656.32.063 0007 0972.3770.3703.487.717 134.6-0.535 0007 6211.5270.1803.706.607 608.30.177 **** ****.0670.0303.875.928 070.5-1.1210 0008 3590.840-0.0804.005.528 451.2-1.1012 5008 7180.700-0.1604.105.248 780.2-0.7115 0009 0000.600-0.2204.185.049 072.8-0.8117 5009 4370.540-0.2704.244.889 338.11.0520 0009 7180.490-0.3104.304.749 582.11.402.63.23.6lg I /Al g R /Ω-0.200.40.81.2 4.04.4图2 样品的欧安特性。
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文章编号：1003-8337（2013）04-0078-07收稿日期：2013-03-15作者简介：徐乐（1988—），男，硕士，研究方向为雷电防护技术、电涌保护器研发与测试。
基金项目：国家自然科学基金项目（编号：41175003）和江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD ）。
不同脉冲电流作用下氧化锌压敏电阻伏安特性分析徐乐1，杨仲江1，柴建1，张枨1，赵军2（1.南京信息工程大学雷电科学与技术系，南京210044；2.北京雷电防护装置测试中心，北京100176）摘要：传统MOV （氧化锌压敏电阻）主要用于后级保护，不进行10/350μs 波形冲击测试。
随着MOV 通流量等性能的提升，已有部分MOV 产品应用于首级高暴露区线路，此时有必要开展MOV 在10/350μs 波形冲击下的性能研究。
根据双肖特基势垒模型，结合离子迁移理论，首次对MOV 在10/350μs 与8/20μs 冲击波形下的动态伏安特性曲线进行对比分析得出：在两种脉冲电流冲击下，动态伏安曲线都可以用一个峰值△U 来校准测量值；两者的动态伏安曲线中后期都有一个先上升后缓慢回环下降的趋势，前期10/350μs 的动态伏安曲线上升速度比8/20μs 快；大电流冲击下两者的峰值电压超前峰值电流的时间同冲击电流幅值成正比。
这为厂家生产用于一级低压配电侧的MOV 产品提供借鉴意义。
关键词：动态伏安曲线；氧化锌压敏电阻；8/20μs ；10/350μs ；导电机制中图分类号：TM862文献标识码：AAnalysis of Dynamic Volt-Ampere Characteristic Curve ofMOV under Different Pulse CurrentXU Le 1,YANG Zhong-jiang 1,CHAI Jian 1,ZHANG Cheng 1,ZHAO Jun 2（1.The Department of Lightning Science and Technology ，Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China;2.Beijing Testing Center for Surge Protective Devices.Beijing 100176,China ）Abstract :The traditional MOV （ZnO varistor ）was mainly used for the protection of after-class ,not the impact testing of 10/350μs waveform.With MOV through-flow uniform performance improvement,the part of MOV products had been applied to the head high-exposure area lines.So it was necessary to carry out the research of MOV performance under the 10/350μs waveform impact.We have compared the dynamic volt -ampere characteristic curve of wave -shape under the 10/350μs and 8/20μs waveform impact firstly based on the double schottky barrier model as well as the ion migration theory.Results are as follows:under the both waveform impact,dynamic volt-ampere curves can use a peak ΔU to calibrate measurements and have the same evolution trends,those are rise slowly loopback decline,in mid and late.The rise rate of dynamic volt-ampere curve under the 10/350μs waveform impact at early stage is bigger than that of 8/20μs.Under the impact of high current,the time of peak voltage ahead of peak current is proportional to the amplitude of inrush current.The study provides a new method to produce the pressure limiting MOV products for the manufacturers.Key words:dynamic Volt-ampere curve;ZnO varistor;8/20μs;10/350μs;conduction mechanisms2013年第4期（总第254期）2013年8月电瓷避雷器Insulators and Surge ArrestersNo4.2013(Ser.№.254)Aug.2013輫輶··2013年第4期（总第254期）0引言MOV压敏电阻是一种多晶氧化物非线性半导体器件，因其源自内部晶界势垒的优良U-I非线性特性和较好的大电流吸收能力而被广泛的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过电压保护中，其在大电流冲击下的动态伏安曲线是它的重要电气参数，用来表征它的抑制过电压能力。
传统的MOV由于通流容量不够大，主要是用于设备的后级保护,常规的测试波形为8/20μs，但现在随着产品性能的提升，已经有部分限压型产品加入了10/350μs的测试并应用于首级高暴露区线路，因此对于10/350μs脉冲电流冲击下的动态伏安曲线的研究将具有重要意义。
8/20μs在IEC61000中定义为开关电磁脉冲的波形，用于Ⅱ级（C）分级试验产品的测试，对应于限压型SPD。
10/350μs 在IEC62305中定义为模拟雷击电流的波形，用于Ⅰ级（B）分级试验产品的测试，对应于开关型SPD。
通常在电源一级低压配电侧应使用10/350μs测试的Ⅰ级（B）分级试验产品[1-2]。
目前，MOV在8/20μs脉冲电流下的伏安曲线已有较多研究，普遍认为：MOV在8/20μs脉冲电流下，电流与电压不是同时而是电压先于电流达到峰值，上升与下降阶段的伏安曲线不重合且呈回线特征；吴维韩等[3]人认为是受冲击电流和电流的变化率影响，孙丹峰等[4]人认为是脉冲电流激发的空穴滞后效应，而张俊峰等[5]人认为8/20μs脉冲电流下的回线特征是压敏陶瓷体的本征特性。
目前的研究大都集中于对8/20μs脉冲电流下动态伏安曲线出现某个现象的简单阐释而无定性结论，对10/ 350μs这种能量大，波尾长的脉冲电流下动态伏安曲线的变化规律更是鲜有研究。
通过在北京雷电防护装置测试中心进行的实验，不仅验证了8/20μs动态伏安曲线回环特征的存在,而且发现在两种脉冲电流冲击过程中，动态伏安曲线呈现出中后期都有一个先上升后缓慢回环下降的趋势，前期10/350μs的动态伏安曲线明显快于8/20μs。
根据双肖特基势垒模型，结合离子迁移理论解释了上述实验现象。
为探索不同脉冲电流作用下动态伏安曲线变化规律提供新的参考。
1冲击电流作用下动态伏安特性ZnO非线性电阻是一种多组分的多晶陶瓷半导体。
典型的ZnO非线性电阻的显微结构包括四部分：ZnO主体、晶界层、尖晶石颗粒、孔隙。
晶粒与晶界层间所形成的势垒决定了ZnO电阻的非线性电压电流特性。
非线性电阻的压敏特性是其晶界层的本征特性。
研究者考虑晶界层的结构不同，从而提出了不同的导电机理。
将晶界层看作具有一定厚度的无序高阻层，导电势垒建立在这个无序的高阻层上，从而提出了空间限制电荷电流（SCLC）模型；有的研究者认为非线性是由于厚度约为0.01μm的高阻层的隧道过程引起的，从而提出了隧道效应模型;有的研究者根据晶界层非常薄的特点，提出了双肖特基势垒模型[6-8]。
无论哪种模型，决定了非线性特性的导电势垒都是起源于晶界层。
晶界层的特性决定了势垒特性，也在很大程度上决定了动态伏安曲线的走势和趋向。
要得到优良、稳定地动态伏安曲线，就要求晶界层的性能好，要求晶界层具有很高的热稳定性及电稳定性、并要求在结构上尽可能分布均匀。
一般采用式（1.1）和（1.2）所示为ZnO电阻片中电流密度和电压梯度幅值间的对应关系，通常称为静态伏安特性，可表示为式（1.3）。
即电压幅值U是电流幅值I的函数。
实际上在冲击电流作用下，电压幅值不仅与电流幅值有关，而且还与其变化率有关，可表示为式（1.4）即动态伏安特性的电压幅值是电流幅值和变化率的函数[9]。
J=AEα（1）J=J N（E/E N）α（2）U=f（I）（3）U=f（I，d i/d t）（4）式（1）中J为电流密度；E为电流强度；A为与电阻材料和结构尺寸有关的常数；α为非线性指数。
式（2）中：J N为标称电流密度（通常为1mA/cm2），EN 为标称电流密度下的电场强度。
式（3）中：U为电压；I为电流。
2实验和分析2.1实验样品与测试方法选择同一厂家生产的同一型号同尺寸的产品不同脉冲电流作用下氧化锌压敏电阻伏安特性分析輫輷··2013年第4期电瓷避雷器（总第254期）若干，随机选出5片，其主要参数为:最大运行电压U c=385V，标称放电电流I n=30kA，最大放电电流为I n=60kA，电压保护水平U p=2.2kV。
冲击设备为：20kV多波形发生器。
测试静态参数的仪器为CJ1001型压敏电阻直流参数仪，测温仪器为RAYTEK红外测温枪。
实验样品的静态特性参数如表1。
表1中，T为试品在室温下温度；U1mA为压敏电阻通过1mA直流电流时其两端的电压；I leak为在小于参考电压（如0.75U1mA）的低电压作用下，压敏电阻中流过的电流；I n为标称放电电流；α为非线性系数。
通过测试静态参数，最终选取A片和D片为实验对象，因为在启动电压基本一致的前提下，漏流越小，非线性系数越高，U-I特性越好。
2.2实验过程及结果分析在同一波形、不同冲击电流和不同波形、同一冲击电流下对A片和D片进行测试，然后再将两者的动态伏安曲线进行比较。