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。本文主要針對直流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)電阻與動態(tài)電阻在直流電阻器的特性曲線上的比值并不是一個常數(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)阻會出現(xiàn)急劇的下降，導(dǎo)致導(dǎo)通瞬間出現(xiàn)，工作電流會驟然增加，從而可以有效地起到對其他電子器件的保護(hù)作用。低電阻的氧化鋅晶粒之間會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，同時調(diào)整后制備的電阻片還會同時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)過電壓時各種設(shè)備的保護(hù)。現(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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