淺談直流ZnO電阻片的應(yīng)用

劉思洋

（湖南省湘潭市第一中學(xué) 411100）

淺談直流ZnO電阻片的應(yīng)用

劉思洋

（湖南省湘潭市第一中學(xué) 411100）

直流ZnO電阻片由于電氣性能優(yōu)良，性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于電氣線路的保護(hù)、微電子集成電路低壓線路、郵電通信的線路和設(shè)備的保護(hù)上，有著突出的優(yōu)勢(shì)。本文主要針對(duì)直流ZnO電阻片的應(yīng)用進(jìn)行分析。

直流ZnO電阻片；特點(diǎn)；應(yīng)用

相較于交流輸電技術(shù)，遠(yuǎn)距離、大功率的架空線路以及海底電纜等方面需要更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、高穩(wěn)定性、低耗損的直流輸電技術(shù)。而這一輸電體系兩端的換流站需要很多交流輸電系統(tǒng)所沒有的設(shè)備。這些設(shè)備的存在就需要能吸收過高電壓能量并限制過電壓幅值的各種保護(hù)措施，金屬氧化物的避雷器的安裝就是其中的關(guān)鍵設(shè)備之一。

1 直流ZnO電阻片的特點(diǎn)

人們發(fā)現(xiàn)氧化鋅材料對(duì)電壓具有十分敏感的特性。ZnO直流電阻是電阻值與外部施加的電壓成明顯的非線性關(guān)系的一類半導(dǎo)體陶瓷。直流氧化鋅電阻片具有相對(duì)較大的電流吸收能力，非線性良好，工作穩(wěn)定性高，滿足特高壓直流輸電對(duì)避雷器的保護(hù)特性要求，廣泛應(yīng)用于特高壓直流輸電工程當(dāng)中，是避雷器的核心部件，大大提高了輸變電系統(tǒng)運(yùn)行安全性能。

直流ZnO電阻片是非線性系數(shù)良好的敏感元器件。在外部電壓給定的情況下，靜態(tài)電阻與動(dòng)態(tài)電阻在直流電阻器的特性曲線上的比值并不是一個(gè)常數(shù)，而是在一定區(qū)間內(nèi)不斷變化的，在正常的電壓條件下，當(dāng)電路有過電壓出現(xiàn)的話，其內(nèi)阻會(huì)出現(xiàn)急劇的下降，導(dǎo)致導(dǎo)通瞬間出現(xiàn)，工作電流會(huì)驟然增加，從而可以有效地起到對(duì)其他電子器件的保護(hù)作用。低電阻的氧化鋅晶粒之間會(huì)形成高電阻的氧化鋅晶界層，這樣的高電阻單元串聯(lián)以后會(huì)造成擊穿電壓越高，而單元的橫截面越大，通流容量越大的效果。

2 直流ZnO電阻片的應(yīng)用

直流ZnO電阻片的流通能力可以顯示出直流ZnO電阻片在承受巨大浪潮電流沖擊是和浪涌沖擊后所表現(xiàn)的器件功能的穩(wěn)定性。它的流通能力越高，所顯示的器件的穩(wěn)定性越好。因而提高直流ZnO電阻片的流通能力很有必要。要做到這一點(diǎn)就必須提高直流ZnO電阻片的陶瓷結(jié)構(gòu)，使其瓷片的微觀結(jié)構(gòu)和成分的均勻性大幅提高才能有效避免局部電流過大而造成的對(duì)直流ZnO電阻片的破壞，使之失去相應(yīng)的保護(hù)能力，造成其他器件和設(shè)備的損壞。

直流電阻器性能的高低還與漏電流有關(guān)。對(duì)直流ZnO電阻片來說，漏電流越小，在電壓合適的情況下，性能越穩(wěn)定。所謂的漏電流是指在25℃的溫度條件下，直流電阻器在最大連續(xù)直流電壓下所通過的最大的電流值。溫度和電壓的變化都會(huì)造成到漏電流的值發(fā)生變化。電壓越高，溫度越高，漏電流越大。直流ZnO電阻片要想降低漏電流，只有通過改變電阻片的組成配方和制備工藝才可以實(shí)現(xiàn)。

直流ZnO電阻片在應(yīng)用上經(jīng)常會(huì)面臨漏電流增大和長期高電壓負(fù)荷情況下使用壽命減少的問題。

現(xiàn)在經(jīng)常采用調(diào)整配方的方法來降低漏電流的值或者增加氧化鋅電阻片的使用壽命。我們可以調(diào)整配方中添加劑的量以及微量元素硼和鋁的含量，也可以適當(dāng)增加稀土系元素，就可以制備出具有高非線性系數(shù)的電阻片，同時(shí)調(diào)整后制備的電阻片還會(huì)同時(shí)具有低殘壓比的特性。為了降低老化系數(shù)，我們還可以采用側(cè)面絕緣層不同的防污型絕緣漆和無機(jī)高層結(jié)合的辦法來減少ZnO電阻片的表面漏電流，從而阻止或者減緩直流ZnO電阻片的高溫老化現(xiàn)象的發(fā)生。無機(jī)高層單獨(dú)使用可以造成電阻片的表面粗糙且耐污性差，而有機(jī)絕緣漆可以彌補(bǔ)這一缺陷，因?yàn)闊o機(jī)高阻層的使用又避免了有機(jī)絕緣漆無滲透、結(jié)合性差的情況發(fā)生。二者的使用相輔相成，相得益彰。

要使直流ZnO電阻片的電位梯度越高，其能量的耐受密度就越好，而ZnO電阻片的顆粒越均勻細(xì)致，電阻片的電位梯度就越高，電流分布就越均勻，電阻片的能量耐受密度就能夠提高。因此人們經(jīng)常采用改善ZnO的粉料制備工藝或改進(jìn)添加劑和漿料的制備工藝的方法來提高ZnO電阻片的電氣性能。無論是當(dāng)前運(yùn)用的高效的磨砂工藝法還是化學(xué)合成法都是為了改變粉料或者漿料的顆粒的細(xì)密程度和均勻程度來達(dá)到上述目的。改變直流ZnO的高溫?zé)晒に囈部梢栽跓蛇^程中通過溫度的控制進(jìn)行合理的升溫、降溫以及對(duì)反應(yīng)程度的控制等使得晶粒的氣孔率降低，晶粒顆粒均勻，從而提到電位梯度以及電阻片的能量耐受密度。

3 結(jié)語

直流ZnO電阻片由于電氣性能優(yōu)良，性能穩(wěn)定，一般應(yīng)用于對(duì)各種電氣線路的保護(hù)，可以安裝在微電子集成電路的低壓線路上，也可以用于對(duì)郵電通信的線路和設(shè)備的保護(hù)上，應(yīng)用最多的是高壓、超高壓的輸變電系統(tǒng)上，應(yīng)用與避雷器和瞬態(tài)過電壓時(shí)各種設(shè)備的保護(hù)?，F(xiàn)在直流ZnO的性能還面臨很多實(shí)際應(yīng)用上的問題，需要科研力量加大力度進(jìn)行研究和改進(jìn)。

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2016-12-4