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片式壓敏電阻器(VARISTOR)是壓敏電阻的一種.它是用氧化鋅非線性電阻元件作為核心而制成的電沖擊保護(hù)器件。
氧化鋅非線性電阻元件是以氧化鋅( zn0 )為主體材料,添加多種其他微量元素,用陶瓷工藝制成的化合物半導(dǎo)體元件。它的基本特性是電流一電壓關(guān)系的非線性。當(dāng)加在它兩端的電壓低于某個(gè)閥電壓,即“壓敏電壓”時(shí),它的電阻值極大,為兆歐級(jí);而當(dāng)加在它兩端的電壓超過壓敏電壓后,電阻值隨電壓的增高急速下降,可小到歐姆級(jí)、毫歐姆級(jí)。
壓敏電阻器與普通電阻器不同,普通電阻器遵守歐姆定律,而片式壓敏電阻器的電壓與電流則呈特殊的非線性關(guān)系。

當(dāng)片式壓敏電阻器兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時(shí),其電阻值接近無窮大,內(nèi)部幾乎無電流流過。當(dāng)片式壓敏電阻器兩端電壓略高于標(biāo)稱額定電壓時(shí),它將被迅速擊穿導(dǎo)通,并由高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài),工作電流也急劇增大。當(dāng)其兩端電壓低于標(biāo)稱額定電壓時(shí),片式壓敏電阻器又能恢復(fù)為高阻狀態(tài)。
當(dāng)壓敏電阻器兩端電壓超過其最大限制電壓時(shí),壓敏電阻器將完全擊穿損壞,無法再自行恢復(fù)。一般而言,片式壓敏電阻器的制作工藝流程如下:疊層,切割,排膠,燒結(jié),倒角、涂敷、端電極、電鍍. 。在討論ZOV的制作之前,首先應(yīng)該學(xué)習(xí)一下ZOV的導(dǎo)電機(jī)理,因?yàn)閷?dǎo)電機(jī)理和微觀形成機(jī)理是進(jìn)行討論和研究的基礎(chǔ)。
對(duì)此,作者推薦兩篇論文,一篇是譚宜成博士的《ZnO壓敏瓷主晶界高非線性形成機(jī)理》(1987年博士論文)。該文詳細(xì)敘述了ZnO壓敏瓷的研制過程,用熱離子發(fā)射、熱助場(chǎng)發(fā)射、場(chǎng)發(fā)射理論,解釋了正反偏肖特基勢(shì)壘的電壓-電流特性,用FromRel-Poolt發(fā)射、遂道效應(yīng)、熱激發(fā)躍遷、空間電荷限制電流理論,解釋了薄絕緣層中的電壓-電流特性,提出了他的主晶界次晶模型。他對(duì)主晶界、次晶界的形成理論、形成過程及其對(duì)電性能的影響作了很詳細(xì)的研究,尤其是對(duì)致密化過程的研究很有實(shí)用價(jià)值。
另一篇是《Zine Oxide Varistor》(IEEE.Electrieal Insulatcon Magazine D.C VOL1.91.P50),該文敘述了從1968年Matsouka發(fā)明ZnO壓敏電阻以來至1987年Suzuoki提出空間電荷引起的電流理論,這20年間壓敏陶瓷導(dǎo)電機(jī)理的發(fā)展。詳細(xì)敘述了8個(gè)模型:①在富鉍晶界層內(nèi)建立的"空間電荷限制電流"模型;②萊文遜(Levinson)、菲利普(Philip)提出的"晶界面處通過薄層的遂道效應(yīng)"模型;③Emtage和Einzinger提出的有ZnO相和富Bi晶間相異質(zhì)結(jié)的"界面態(tài)肖特基勢(shì)壘遂道效應(yīng)"模型;④Maham提出的"通過具有空穴形成的肖特基勢(shì)壘遂道效應(yīng)"模型,此模型提出了晶界處少數(shù)載流子(空穴)的重要性;⑤Einzinger提出的"通過ZnO同質(zhì)結(jié)構(gòu)的遂道效應(yīng)"模型,此模型指出了冷卻時(shí)在晶界形成缺陷的熱平衡的重要性;⑥Pike提出的"空穴引起的穿透"模型,此模型指出了"由于空穴積聚使晶界處勢(shì)壘降低造成了壓敏陶瓷的高非線性,空穴是由于耗盡區(qū)的加速電子產(chǎn)生的,勢(shì)壘的大小取決于體陷井和界面態(tài)"⑦萊文遜(Levinson)、菲利普(Philip)提出的"有異質(zhì)結(jié)的旁路效應(yīng)"模型,此模型闡明了富鉍晶界層在小電流區(qū)的重要作用,并假設(shè)了通過異質(zhì)結(jié)和富鉍晶界層的平行電流通路,此模型提出于1986年,至今仍在行業(yè)中沿用;⑧Suzuoki提出的由ZnO相和富Bi2O3薄膜組成的"異質(zhì)結(jié)外引起的空間電荷電流"模型。
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