氧化锌压敏电阻器的工频过电压（TOV）特性

3 氧化锌压敏电阻器的自身因素TOV特性
氧化锌压敏电阻器自身性能的形成当然是配方和工艺共同作用的效果，我们只讨论已形成氧化锌压敏电阻器性能对TOV特性的影响，从而为提高氧化锌压敏电阻器的TOV特性提供方向。
对于同一规格的氧化锌压敏电阻器，其压敏电压不会是同一个值，总会有一定的离散分布。在同一幅值的TOV电压施加时，压敏电压高的产品就会比压敏电压低的产品负荷低，从而前者会表现出较长的TOV耐受时间，前者的TOV耐受特性优于后者。但压敏电压不是氧化锌压敏电阻器性能中影响TOV耐受特性的本质。为了从本质上找出影响TOV特性的氧化锌压敏电阻器的自身因素，以下的讨论是基于压敏电压相同的同一规格的氧化锌压敏电阻器，在同一幅值的TOV电压作用下，影响TOV耐受时间长短的本质因素。
可以耐受给定幅值的TOV电压的时间赿长，氧化锌压敏电阻器的TOV耐受时间特性赿好，TOV耐受能力赿强。
(1) 要使耐受TOV电压的时间长而不发生损坏或不发生热崩溃，则需要耐受更大的能量，所以提高氧化锌压敏电阻器可耐受的TOV能量，就能提高产品的TOV耐受特性。产品可耐受的能量，与产品的均匀性和热稳定性相关，均匀性和热稳定性直接与配方和工艺过程相关，通过提高产品的均匀性和热稳定来提高其TOV耐受特性是可行的。
(2) 要使耐受的TOV电压的时间长，就必须将能量消耗拉长，温升减慢，这就需要通过降低TOV电压施加后流过的电流来降低TOV功耗，也就是要求氧化锌压敏电阻器在TOV工作区具有合适的伏安特性和伏安特性温度特性。对应于TOV电压时流过氧化锌压敏电阻器的电流赿小，功率就赿小；TOV工作区的电压温度系数正或负的很小，也就是电流温度系数为负或正的很小，随着TOV电压施加时温度的升高流过的电流向小变化或变大趋势小，功率变小或变大很小，这均会提高TOV耐受时间，从而提高TOV耐受特性，合适的伏安特性需要相应的配方和工艺来实现。
所以，就氧化锌压敏电阻器自身来说，均匀性、热稳定性、TOV工作区的伏安特性和伏安特性的温度特性影响TOV耐受特性。

图1 冲击前后伏安特性的变化

4 相关文献对TOV特性影响因素的讨论
4.1 热处理对氧化锌压敏电阻器TOV耐受性能的影响
文献[2]讨论热处理对氧化锌压敏电阻器工频过电压耐受特性。其试验数据表明，施加85%U1mA的工频交流电压时，随着热处理温度的提高和时间的加长，其初始电流增大，耐受时间减小，TOV特性变差，其观点认为热处理会使TOV耐受特性变差。
其实，正如前文所述，文献[2]中热处理改变了产品TOV电压工作区的伏安特性，伏安特性曲线向电压增大的方向移动，使得对应TOV电压的电流增大，从而使耐受时间变短，TOV特性变差。
4.2 限制电压对TOV耐受特性的影响
文献[1]讨论氧化锌压敏电阻器的限制电压与工频过电压耐受性能的关系。其试验数据指出，压敏电压同为556V的14Φ产品，施加最大允许交流工作电压1.25倍的过电压，不同限制电压的产品呈现不同的耐受时间，限制电压大则耐受时间长，TOV特性好。
实际上，试验中过电压工作点的氧化锌压敏电阻器流过的电流也就是数10mA，而测试限制电压时的电流则在50A，限制电压大对应的大电阻值只是50A时的值，不能直接表示数10mA时的电阻值。而是由于氧化锌压敏电阻器伏安特性的连续性趋势，根据50A时大限制电压可以推知数10mA的电压也大而获得大电阻。其实质是大限制电压的产品的伏安特性曲线向高电压偏移，同样的TOV电压时大限制电压产品显示出大的电阻值，功率小而TOV耐受特性好。
4.3 8/20μs脉冲冲击处理对TOV特性的影响
文献[3]和[7]讨论了8/20μs脉冲冲击处理对TOV特性的影响。文中指出，8/20μs脉冲冲击处理后氧化锌压敏电阻器的TOV耐受特性提高了。
这同样是因为8/20μs脉冲冲击处理后改变了产品的伏安特性，使得TOV电压工作区的曲线向高电压偏移，降低了工作功率，提高了TOV耐受时间。
表1是14D681产品不同冲击强度后VI特性变化的数据。图1是VI特性变化的示意图，其中显见，冲击确实改变了伏安特性曲线，使1mA以下的区间电压变小（阻值变小），1mA以上的区间电压变大（阻值变大）。这也是冲击能提高TOV特性的原因。
规定TOV绝对幅值时，冲击引起一个工作点的TOV特性变好，并不能说明在所有TOV电压工作区段均可以提高TOV耐受特性。可以从表1和图1看出，在较低工作点附近冲击引起氧化锌压敏电阻器电压下降电阻值降低，如果TOV工作点在此则会产生大的工作电流而加大功率，导致TOV耐受特性下降；而在再大一点的工作点，则有可能因冲击引起氧化锌压敏电阻器电压升高电阻增大，导致TOV耐受特性的下降。而通常冲击会引起小于1mA的工作区电压降低，加电时功率变大，从而也能解释冲击会导致静态寿命降低。
对于以压敏电压的比例给出的TOV电压幅值，从图1可以看出，冲击总会引起伏安特性的非线性变差，所以施加相对幅值的TOV电压时，总能获得变小的电流值，减小功率而提高TOV耐受特性。但随着冲击强度的加大，对压敏电阻结构的损坏会严重降低均匀性和热稳定性，使其能量吸收能力变得很低。当这一因素起决定作用时，冲击就会降低TOV耐受特性，这也与文献中的结果相符。