避雷器用氧化锌压敏电阻

氧化锌压敏电阻是具有对称非线性电流-电压（CVC）特性的半导体产品。这种变阻器应用最广泛。 电涌保护器 (SPN)，特别是用于保护电气设备免受雷电和开关浪涌的影响。关于该设备的参数和特性——在下面发表的文章中。

氧化锌压敏电阻 (OZV) 是非线性避雷器（SPD）设计的主要工作元件，因此在各种影响因素下，对压敏电阻器的电气特性提出了更高的稳定性要求。

因此压敏电阻在暴露于连续工作电压时必须能够抵抗老化，能够在某些电流脉冲通过期间耗散释放的能量，并在发生过电压时将电压限制在安全值。

早在 1980 年代，全​​俄电工研究所的保护设备部门就开始了基于氧化锌的限制器压敏电阻的研发工作。

主要参数

浪涌限制器非线性 — 设计用于保护电气设备绝缘免受闪电和开关浪涌影响的电气设备。

这些设备的优点是它们不会产生火花。这些设备可以限制任何电压等级的电气装置中的闪电和开关浪涌，并且非常可靠。

避雷器是一列串接的单个压敏电阻器, 其主要参数同时也是高度非线性压敏电阻的参数。

氧化锌压敏电阻作为避雷器的主要元件，对电流-电压特性的稳定性要求很高。由于压敏电阻要一直承受电压，所以对热稳定性也有很高的要求。

最重要的参数之一是 残余应力，它被定义为当给定幅度和形状的电流脉冲通过它时限制器（变阻器）的最大电压值。

为清楚起见，通常使用相对值，即考虑剩余电压相对于给定电流脉冲下的剩余电压（例如，在 500 A、8/20 μs 的电流脉冲下）。

表征避雷器吸收浪涌开关能量而不损坏的能力的另一个重要参数是 吞吐量压敏电阻反复（通常为18-20次）承受一定幅度和持续时间（通常为2000μs）的电流脉冲而不破坏和改变其特性的能力。

吞吐量是制造商指定的持续时间为 2000 μs 的矩形电流脉冲的最大值（吞吐量电流）。避雷器必须承受 18 次这样的影响，并采用可接受的应用顺序，而不会损失性能。避雷器根据其容量分为几类。特定的脉冲能量对应于每个等级。

最后，现代氧化锌变阻器的一个重要特征是 长时间暴露于交流电压下的稳定性.

在加速老化测试期间，变阻器的功率损耗 (P) 对高温下交流电压的暴露时间 (t) 的依赖性应该会降低。与使用“老化”变阻器的限制器相比，这种“非老化”变阻器在相同条件下具有更长的使用寿命。

压敏电阻的制造

压敏电阻 由于构成它们的材料的半导体特性，它们具有非线性电流-电压特性。这些性能是由压敏电阻的微观结构特征及其材料的化学成分决定的。

即使构成压敏电阻材料的元素比例发生微小变化，或加入少量新杂质，也会导致其电流电压特性和其他电气参数发生显着变化。

压敏电阻的微观结构和电气特性也受到压敏电阻制造工艺变化的影响。为了获得高质量的压敏电阻，其生产工艺过程中各项指标的稳定性极为重要。

氧化锌变阻器采用陶瓷技术制造。然而，由于半导体陶瓷的电性能不是由微结构的主要成分（微晶）决定，而是由晶间边界决定，因此有许多特性。因此，在使用陶瓷技术生产非线性半导体时，设定了两个主要任务。

首先，必须确保具有最小孔隙率的烘焙材料的致密结构。其次，有必要建立一个晶间阻挡层。

阻挡层是两个相邻微晶之间的接触，其表面包含由掺杂和吸附产生的局部电子态。因此，压敏电阻技术必须满足对纯度、源材料分散和粉末混合方式的一些特定要求。碱性物质含量至少为 99.0 - 99.8% 的粉末用作起始材料。

进料（起始材料的混合物）主要由氧化锌和添加的各种金属氧化物组成。带电材料与蒸馏水的均质化和混合在分散磨和球形滚筒中进行。

在给定的滑移浓度下，其粘度由粘度计控制。浆料干燥和造粒在喷雾干燥器中以最佳操作模式进行，从中获得 50 - 150 微米范围内的压粉颗粒。在此阶段，控制粉末的粒度、水分含量和流动性。使用液压机压制变阻器。

压力机必须满足密度、尺寸和平面平行度的特定要求。压制件经过初步烧制以去除粘合剂和最终烧制，在此期间形成势垒和中间相。

烧制是在箱式炉中进行的。最后一次烧制后，对零件进行研磨，对端面进行金属化处理，并在侧面进行特殊涂层处理。