氧化锌压敏电阻原理

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

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

氧化锌压敏电阻粉体制备

压敏半导体陶瓷是指电阻值与外加电压成显著的非线性关系的半导体陶瓷。使用时加上电极后包封即成为压敏电阻器。其工作原理是基于压敏陶瓷所具有的伏安(I—V)非线性特性．即当电压低于某一临界值时，压敏电阻的阻值非常高，相当于绝缘体，当电压超过这一临界值时，电阻急剧减小．接近于导体。因为这种效应的存在，压敏电阻器被广泛应用于过压保护和稳压方面。

目前，制造压敏电阻器的半导体材料主要有两大类：SiC和ZnO。这两类压敏电阻器的I—V非线性特性都来源于陶瓷体中的晶界势垒。在ZnO压敏电阻出现以前，SiC一直是制备压敏电阻器的重要材料。相对于SiC压敏电阻器而言，ZnO压敏电阻器具有非线性系数大、响应时间短、残压低、电压温度系数小、漏电流小等独特的优良性能，因而，在电子线路、家用电器和电力系统的稳压和过压保护领域，ZnO压敏电阻器的开发与应用起着举足轻重的作用。

ZnO压敏电阻的性能取决于它的微观结构和产品的尺寸，其微观结构往往是由加入掺杂剂的种类、加入量，粉体制备工艺所引起的粉体大小、尺寸分布、形状、均匀性等的不同，以及烧结工艺、煅烧温度、煅烧时间、升温及降温速度等因素决定的。通过对这些因素的优化，可提高ZnO压敏电阻的性能。

氧化

氧化锌压敏电阻粉体制备

压敏半导体陶瓷是指电阻值与外加电压成显著的非线性关系的半导体陶瓷。使用时加上电极后包封即成为压敏电阻器。其工作原理是基于压敏陶瓷所具有的伏安(I—V)非线性特性．即当电压低于某一临界值时，压敏电阻的阻值非常高，相当于绝缘体，当电压超过这一临界值时，电阻急剧减小．接近于导体。因为这种效应的存在，压敏电阻器被广泛应用于过压保护和稳压方面。

目前，制造压敏电阻器的半导体材料主要有两大类：SiC和ZnO。这两类压敏电阻器的I—V非线性特性都来源于陶瓷体中的晶界势垒。在ZnO压敏电阻出现以前，SiC一直是制备压敏电阻器的重要材料。相对于SiC压敏电阻器而言，ZnO压敏电阻器具有非线性系数大、响应时间短、残压低、电压温度系数小、漏电流小等独特的优良性能，因而，在电子线路、家用电器和电力系统的稳压和过压保护领域，ZnO压敏电阻器的开发与应用起着举足轻重的作用。

ZnO压敏电阻的性能取决于它的微观结构和产品的尺寸，其微观结构往往是由加入掺杂剂的种类、加入量，粉体制备工艺所引起的粉体大小、尺寸分布、形状、均匀性等的不同，以及烧结工艺、煅烧温度、煅烧时间、升温及降温速度等因素决定的。通过对这些因素的优化，可提高ZnO压敏电阻的性能。

氧化

氧化锌压敏电阻粉体制备

压敏半导体陶瓷是指电阻值与外加电压成显著的非线性关系的半导体陶瓷。使用时加上电极后包封即成为压敏电阻器。其工作原理是基于压敏陶瓷所具有的伏安(I—V)非线性特性．即当电压低于某一临界值时，压敏电阻的阻值非常高，相当于绝缘体，当电压超过这一临界值时，电阻急剧减小．接近于导体。因为这种效应的存在，压敏电阻器被广泛应用于过压保护和稳压方面。

目前，制造压敏电阻器的半导体材料主要有两大类：SiC和ZnO。这两类压敏电阻器的I—V非线性特性都来源于陶瓷体中的晶界势垒。在ZnO压敏电阻出现以前，SiC一直是制备压敏电阻器的重要材料。相对于SiC压敏电阻器而言，ZnO压敏电阻器具有非线性系数大、响应时间短、残压低、电压温度系数小、漏电流小等独特的优良性能，因而，在电子线路、家用电器和电力系统的稳压和过压保护领域，ZnO压敏电阻器的开发与应用起着举足轻重的作用。

ZnO压敏电阻的性能取决于它的微观结构和产品的尺寸，其微观结构往往是由加入掺杂剂的种类、加入量，粉体制备工艺所引起的粉体大小、尺寸分布、形状、均匀性等的不同，以及烧结工艺、煅烧温度、煅烧时间、升温及降温速度等因素决定的。通过对这些因素的优化，可提高ZnO压敏电阻的性能。

氧化

氧化锌压敏电阻粉体制备

压敏半导体陶瓷是指电阻值与外加电压成显著的非线性关系的半导体陶瓷。使用时加上电极后包封即成为压敏电阻器。其工作原理是基于压敏陶瓷所具有的伏安(I—V)非线性特性．即当电压低于某一临界值时，压敏电阻的阻值非常高，相当于绝缘体，当电压超过这一临界值时，电阻急剧减小．接近于导体。因为这种效应的存在，压敏电阻器被广泛应用于过压保护和稳压方面。

目前，制造压敏电阻器的半导体材料主要有两大类：SiC和ZnO。这两类压敏电阻器的I—V非线性特性都来源于陶瓷体中的晶界势垒。在ZnO压敏电阻出现以前，SiC一直是制备压敏电阻器的重要材料。相对于SiC压敏电阻器而言，ZnO压敏电阻器具有非线性系数大、响应时间短、残压低、电压温度系数小、漏电流小等独特的优良性能，因而，在电子线路、家用电器和电力系统的稳压和过压保护领域，ZnO压敏电阻器的开发与应用起着举足轻重的作用。

ZnO压敏电阻的性能取决于它的微观结构和产品的尺寸，其微观结构往往是由加入掺杂剂的种类、加入量，粉体制备工艺所引起的粉体大小、尺寸分布、形状、均匀性等的不同，以及烧结工艺、煅烧温度、煅烧时间、升温及降温速度等因素决定的。通过对这些因素的优化，可提高ZnO压敏电阻的性能。

氧化

氧化锌避雷器工作原理及结构

复合外套氧化锌避雷器与瓷外套氧化锌避雷器相比较，具有体积小、重量轻、防爆和密封性好、爬距大、耐污秽、制造工艺简单、结构紧凑等一系列优点，因而颇受用户欢迎，但也存在外套材料的老化和电蚀损的不足。目前在这一领域除了研究如何提高氧化锌非线性电阻片的特性外，还研究外套绝缘材料的耐老化和电蚀损性，以及改善内绝缘结构及材料特性，以弥补有机复合材料的不足。

一、原理

氧化锌ZnO避雷器是七十年代发展起来的一种新型避雷器，它主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电阻），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。

二、复合外套氧化锌避雷器一般以下面几个主要部件组成： ａ．串联的氧化锌非线性电阻片（或称阀片）组成阀芯；

一、 工程概况：

红庙变电所（9181）（9182）氧化锌避雷器停电试验

二、组织措施

（一）施工现场组织机构

总负责人：孙海军 技术负责人：李文良

作业负责人： 施工人员：

（二）任务分工

试验中心：负责氧化锌避雷器有关绝缘试验、氧化锌避雷器测1mA直流下的U1mA及

75%U1mA下的电流值 汽车班：负责运输班组所需试验仪器、备品备件等。

三、技术措施

（一）作业技术标准

《电力安全工作规程》（变电部分） 《电力设备预防性试验规程（DL/T596-1996） （二）主要施工机具

仪器名称 60KV 直流高压发生器 安全带 绝缘拉杆 电源线（ 带有漏电保安器） 电源板（ 带有漏电保安器） 线包 2550系列兆欧表 试验变压器 试验围栏、绝缘绳、“止步，高压危险”标示牌 调压器 分压器 万用表 低压验电笔 单位 台 条 组 套 套 个 块 台 组 台 台 块 只 数量 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

（三）试验内容：

阶段 内 容 标 准 1、根据试验中心2011年制定的定检计划，按试验设备分管责任，结合安

氧化锌避雷器的选型

石化电气·防雷与接地

氧化锌避雷器的选型

胜利工程设计咨询公司 王文明

摘要 本文对氧化锌避雷器的分类进行简要的介绍，着重介绍了氧化锌避雷器在工程设计中的选择与计算。

关键词：氧化锌避雷器；选型；应用

1 引言 器的基本元件是火花间隙和氧化锌非线性电阻片。

这些元件串联叠装在密封的绝缘材料外套内。无间

避雷器是一种能吸收过电压能量、限制过电压

隙避雷器的基本元件则只有阀片，它的材料主要是

幅值的保护设备。使用时将避雷器安装在被保护设

氧化锌和其他金属氧化物。

备附近，与被保护设备并联。在正常情况避雷器不

2.1 按电压等级分类

动作（仅流过微安级的泄漏电流）；当作用在避雷器

金属氧化物避雷器按额定电压值来分类， 可分

上的电压达到避雷器的动作电压时，避雷器导通，

为高压类，指66kV 以上等级的金属氧化物避雷器

通过大电流，吸收过电压能量，并将过电压限制在

系列产品；中压类，指3～66kV（不包括66kV 系

一定水平，以保护设备的绝缘。在释放过电压能量

列的产品）的金属氧化物避雷器系列产品；低压类，

后，避雷器会自动恢复到不导通的正常工作状态。

指3kV 以下（不包括3kV 系列的产品）的金属氧

避雷器的选择应根据系统运行方式不同、避雷

化物避雷器系列产品。

氧化锌避雷器的选型

石化电气·防雷与接地

氧化锌避雷器的选型

胜利工程设计咨询公司 王文明

摘要 本文对氧化锌避雷器的分类进行简要的介绍，着重介绍了氧化锌避雷器在工程设计中的选择与计算。

关键词：氧化锌避雷器；选型；应用

1 引言 器的基本元件是火花间隙和氧化锌非线性电阻片。

这些元件串联叠装在密封的绝缘材料外套内。无间

避雷器是一种能吸收过电压能量、限制过电压

隙避雷器的基本元件则只有阀片，它的材料主要是

幅值的保护设备。使用时将避雷器安装在被保护设

氧化锌和其他金属氧化物。

备附近，与被保护设备并联。在正常情况避雷器不

2.1 按电压等级分类

动作（仅流过微安级的泄漏电流）；当作用在避雷器

金属氧化物避雷器按额定电压值来分类， 可分

上的电压达到避雷器的动作电压时，避雷器导通，

为高压类，指66kV 以上等级的金属氧化物避雷器

通过大电流，吸收过电压能量，并将过电压限制在

系列产品；中压类，指3～66kV（不包括66kV 系

一定水平，以保护设备的绝缘。在释放过电压能量

列的产品）的金属氧化物避雷器系列产品；低压类，

后，避雷器会自动恢复到不导通的正常工作状态。

指3kV 以下（不包括3kV 系列的产品）的金属氧

避雷器的选择应根据系统运行方式不同、避雷

化物避雷器系列产品。