ZnO壓敏電阻具有優(yōu)異的非線性特性,廣泛應(yīng)用于家用電器、數(shù)碼產(chǎn)品、汽車電子、鐵路、航空、通信、建筑、電力系統(tǒng)等重要領(lǐng)域,ZnO壓敏電阻主要起操作過電壓與脈沖過電壓防護(hù)作用。ZnO壓敏陶瓷元件在使用過程中會受到脈沖電壓、暫態(tài)過電壓、持續(xù)工作電壓三類電應(yīng)力的聯(lián)合作用,導(dǎo)致ZnO壓敏陶瓷元件性能老化,老化失效的ZnO壓敏電阻無法起到有效的保護(hù)作用。研究人員對ZnO壓敏陶瓷的老化進(jìn)行過很多研究,但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到完善的地步。本文進(jìn)一步研究了ZnO壓敏陶瓷在電場作用下的老化、劣化,這可為提高ZnO壓敏陶瓷壽命及可靠性提供一定方法借鑒。本文從“ZnO壓敏陶瓷表層缺陷對ZnO壓敏電阻8/20μs波形沖擊老化的影響”、“ZnO壓敏陶瓷在直流與8/20μs波形復(fù)合作用下的老化”、“ZnO壓敏陶瓷在2ms方波作用下的老化”幾個大方面進(jìn)行研究,進(jìn)一步探究ZnO壓敏陶瓷的老化,經(jīng)過研究得出以下結(jié)論:(1)排膠過程導(dǎo)致ZnO壓敏陶瓷表層產(chǎn)生較多氣孔,燒結(jié)過程中表層Bi_2O_3的揮發(fā)量較多,這兩點因素使ZnO壓敏陶瓷表層的電性能降低;集膚效應(yīng)導(dǎo)致電流分布不均勻,電極邊緣電流集中,導(dǎo)致電極邊緣產(chǎn)生熔融缺陷,加速老化。Zn O壓敏陶瓷表層的電性能下降以及集膚效應(yīng)都會加速ZnO壓敏陶瓷表層的老化,這導(dǎo)致ZnO壓敏陶瓷在8/20μs電流沖擊老化初期階段,ZnO壓敏陶瓷表層的老化程度高于ZnO壓敏陶瓷中心部位的老化程度。(2)經(jīng)過直流老化后的ZnO壓敏陶瓷,老化最嚴(yán)重的部位在ZnO壓敏陶瓷中心部位,而直流老化后的ZnO壓敏陶瓷再經(jīng)8/20μs脈沖老化,最終破壞的位置會出現(xiàn)在ZnO壓敏陶瓷的邊緣部位的情況,分析認(rèn)為這是由于電流的集膚效應(yīng)導(dǎo)致的。ZnO壓敏電阻在8/20μs脈沖電流作用下,電流主要集中在ZnO壓敏電阻電極邊緣位置,這導(dǎo)致ZnO壓敏電阻邊緣破裂破壞。(3)2ms方波沖擊電流會導(dǎo)致ZnO壓敏陶瓷局部溫度過高,Zn O壓敏陶瓷熔孔處的ZnO晶粒以及晶界層遭到明顯破壞,靠近穿孔中心位置的ZnO晶粒發(fā)生碎裂破壞,晶界層發(fā)生熔穿破壞。本論文對ZnO壓敏陶瓷在電場作用下的老化作了進(jìn)一步研究,這可為ZnO壓敏陶瓷電性能及可靠性的提高提供一定方法借鑒。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ174.75
【部分圖文】：

圖 1.1 ZnO 壓敏陶瓷的結(jié)構(gòu)模型Fig. 1.1 Structure model of ZnO varistor ceramics是晶界層，是各種添加劑的富集區(qū)，也是非線性的分三個區(qū)域[3, 33],如下圖 1.2 所示：

圖 1.2 ZnO 壓敏陶瓷晶粒邊界顯微結(jié)構(gòu)示意圖. 1.2 Microstructure schematic diagram of ZnO varistor ceramic grain boun 是尖晶石晶粒，它包含有少量的 Co、Mn、Cr 等元素。尖晶石三個 ZnO 晶粒的交界處，少量的尖晶石會鑲嵌于 ZnO 晶粒中

圖 1.3 ZnO 壓敏電阻在電路中的連接方式與工作原理. 1.3 Connection mode and working principle of ZnO varinO 壓敏陶瓷老化研究現(xiàn)狀
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2890756