氧化锌压敏电阻8/20μS脉冲电流下的伏安特性曲线分析
阻体的等效电感值列于表7,显然在合理的试验误差范围内,披银陶瓷体的冲击等效电感是一个常数。
表7 试验推导的20D产品披银陶瓷体等效电感
产品 | 2kA试验数据 | 3kA试验数据 | ||
等效电感平均值nH | 极差比率 | 等效电感平均值nH | 极差比率 | |
20D101 | 89.1 | 11.52% | 91.6 | 9.57% |
20D620 | 71.2 | 10.57% | 70.3 | 22.02% |
4.5 陶瓷体具有很大的等效电感
披银陶瓷体等效电感,包含陶瓷体等效电感的电极等效电感。将测试的32D560产品和32D101产品的上升沿和下降沿电压差作比较,32D101和32D560披银陶瓷体等效电感与厚度的比较结果列于表8。20D101和20D560披银陶瓷体等效电感与厚度的比较列于表9。由表8显示,32D101是32D560厚度的1.25倍,前者披银陶瓷体的等效电感是后者的1.16倍,20D101的厚度是20D620厚度的0.76倍,而前者的披银陶瓷体的等效电感是后者的1.28倍。
以上电感与陶瓷体厚度的不对应关系说明,陶瓷体厚度不是披银陶瓷体等效电感的主要影响因素。可以作这样的解释,陶瓷厚度是形成电极等效电感的因素,将电极包围的面积和5cm导线包围的面积相比较没有超过1/20,是可以忽略不计的,这样电极等效电感会小于5nH,当然在70nH以上的陶瓷体等效电感中确实不算什么,而这么大的披银陶瓷体等效电感与产品的压敏电压呈明显的正相关,压敏电压与晶界数量成正比。说明披银陶瓷体等效电感主要来源于晶界,所以披银陶瓷体的等效电感只有很少一部分来源于电极等效电感,来源于晶界的陶瓷体等效电感远大于电极等效电感。
由此可以说明,压敏陶瓷体有很大的冲击等效电感,这一等效电感会引起压敏电阻器在8/20μS冲击电流时的伏安特性回线特征,回线特征是压敏陶瓷体的本征特性。即使完全消除电感,回线特征也无法消除。
表8 32D101和32D560披银陶瓷体等效电感与厚度的比较
产品 | 32D101 | 32D560 | 101与560的 | 101与561的 | |
电流A | 披银瓷片上升下降沿电压差V | ||||
2kA | 900 | 37 | 32 | 1.16 | 1.25 |
1200 | 32 | 27 | 1.19 | ||
1500 | 26 | 22 | 1.18 | ||
1800 | 17 | 15 | 1.13 | ||
比率均值 | 1.16 | ||||
3kA | 900 | 55 | 46.5 | 1.18 | |
1500 | 50 | 42 | 1.19 | ||
2000 | 42 | 36 | 1.17 | ||
2500 | 30 | 27 | 1.11 | ||
比率均值 | 1.16 |
表9 20D101和20D560披银陶瓷体等效电感与厚度的比较
产品 | 20D101 | 20D620 | 101与620的 | 101与621的 |
电流A | 被银瓷片推导平均等效电感值nH | |||
2kA | 89.1 | 71.2 | 1.25 | 0.76 |
3kA | 91.6 | 70.3 | 1.30 |
5 结论
氧化锌压敏电阻在8/20μS脉冲电流下的伏安特性,呈回线特征是压敏陶瓷的本征特性,压敏陶瓷本身在8/20μS脉冲电流下的具有常数等效电感,与晶界数和瓷料有关,引起伏安特性的回线特征。
参考文献
[1] 梁毓锦. 金属氧化物非线性电阻在电力系统中的应用.武汉:华中理工大学出版社,1993.
[2] 吴维韩,何金良,高玉明等.清华大学学术专著: 金属氧化物非线性电阻特性和应用.北京:清华大学出版社,1998.
[3] 孙丹峰,季幼章,姚学玲,陈景亮,张俊峰等.氧化锌压敏电阻8/20us冲击电流下的伏安特性.半导体器件应用 中国电子学会敏感技术分会第十四届电压敏学术年会论文, 2007:1~5
[4] 张俊峰,夏波,孙丹峰等.氧化锌压敏电阻老化机理再探索.半导体器件应用 中国电子学会敏感技术分会第十六届电压敏学术年会论文专刊,2009:68~72
[5] [苏联]海特维西.电感计算. 北京:国防工业出版社. 1960.■
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