避雷器用氧化鋅壓敏電阻

氧化鋅壓敏電阻是具有對稱非線性電流-電壓（CVC）特性的半導體產品。這種變阻器應用最廣泛。 電湧保護器 (SPN)，特別是用於保護電氣設備免受雷電和開關浪湧的影響。關於該設備的參數和特性——在下面發表的文章中。

氧化鋅壓敏電阻 (OZV) 是非線性避雷器（SPD）設計的主要工作元件，因此在各種影響因素下，對壓敏電阻器的電氣特性提出了更高的穩定性要求。

因此，壓敏電阻在暴露於連續工作電壓時必須能夠抵抗老化，能夠耗散特定電流脈衝通過期間釋放的能量，並在出現過電壓時將電壓限制在安全值。

早在 1980 年代，全​​俄電工研究所的保護設備部門就開始了基於氧化鋅的限制器壓敏電阻的研發工作。

主要參數

浪湧限制器非線性 — 設計用於保護電氣設備絕緣免受閃電和開關浪湧影響的電氣設備。

這些設備的優點是它們不會產生火花。這些設備可以限制任何電壓等級的電氣裝置中的閃電和開關浪湧，並且非常可靠。

避雷器是一列串接的單個壓敏電阻器, 其主要參數同時也是高度非線性壓敏電阻的參數。

氧化鋅壓敏電阻作為避雷器的主要元件，對電流-電壓特性的穩定性要求很高。由於壓敏電阻要一直承受電壓，所以對熱穩定性也有很高的要求。

最重要的參數之一是 殘餘應力，它被定義為當給定幅度和形狀的電流脈衝通過它時限制器（變阻器）的最大電壓值。

為清楚起見，通常使用相對值，即考慮剩餘電壓相對於給定電流脈衝下的剩餘電壓（例如，在 500 A、8/20 μs 的電流脈衝下）。

表徵避雷器吸收浪湧開關能量而不損壞的能力的另一個重要參數是 吞吐量壓敏電阻反复（通常為18-20次）承受一定幅度和持續時間（通常為2000μs）的電流脈衝而不破壞和改變其特性的能力。

吞吐量是製造商指定的持續時間為 2000 μs 的矩形電流脈衝的最大值（吞吐量電流）。避雷器必須承受 18 次這樣的影響，並採用可接受的應用順序，而不會損失性能。避雷器根據其容量分為幾類。特定的脈衝能量對應於每個等級。

最後，現代氧化鋅變阻器的一個重要特徵是 長時間暴露於交流電壓下的穩定性.

在加速老化測試期間，變阻器的功率損耗 (P) 對高溫下交流電壓的暴露時間 (t) 的依賴性應該會降低。與使用“老化”變阻器的限制器相比，這種“非老化”變阻器在相同條件下具有更長的使用壽命。

壓敏電阻的製造

壓敏電阻 由於構成它們的材料的半導體特性，它們具有非線性電流-電壓特性。這些性能是由壓敏電阻的微觀結構特徵及其材料的化學成分決定的。

即使構成壓敏電阻材料的元素比例發生微小變化，或加入少量新雜質，也會導致其電流電壓特性和其他電氣參數發生顯著變化。

壓敏電阻的微觀結構和電氣特性也受到壓敏電阻製造工藝變化的影響。為了獲得高質量的壓敏電阻，其生產工藝過程中各項指標的穩定性極為重要。

氧化鋅變阻器採用陶瓷技術製造。然而，由於半導體陶瓷的電性能不是由微結構的主要成分（微晶）決定，而是由晶間邊界決定，因此有許多特性。因此，在使用陶瓷技術生產非線性半導體時，設定了兩個主要任務。

首先，必須確保具有最小孔隙率的烘焙材料的緻密結構。其次，有必要建立一個晶間阻擋層。

阻擋層是兩個相鄰微晶之間的接觸，其表麵包含由摻雜和吸附產生的局部電子態。因此，壓敏電阻技術必須滿足對純度、源材料分散和粉末混合方式的一些特定要求。鹼性物質含量至少為 99.0 - 99.8% 的粉末用作起始材料。

進料（起始材料的混合物）主要由氧化鋅和添加的各種金屬氧化物組成。帶電材料與蒸餾水的均質化和混合在分散磨和球形滾筒中進行。

在給定的滑移濃度下，其粘度由粘度計控制。漿料乾燥和造粒在噴霧乾燥器中以最佳操作模式進行，從中獲得 50 - 150 微米範圍內的壓粉顆粒。在此階段，控製粉末的粒度、水分含量和流動性。使用液壓機壓制變阻器。

壓力機必須滿足密度、尺寸和平面平行度的特定要求。壓製件經過初步燒製以去除粘合劑和最終燒製，在此期間形成勢壘和中間相。

燒製是在箱式爐中進行的。最後一次燒製後，對零件進行研磨，對端面進行金屬化處理，並在側面進行特殊塗層處理。