浅谈直流ZnO电阻片的应用

刘思洋

（湖南省湘潭市第一中学 411100）

浅谈直流ZnO电阻片的应用

刘思洋

（湖南省湘潭市第一中学 411100）

直流ZnO电阻片由于电气性能优良，性能稳定，可以应用于电气线路的保护、微电子集成电路低压线路、邮电通信的线路和设备的保护上，有着突出的优势。本文主要针对直流ZnO电阻片的应用进行分析。

直流ZnO电阻片；特点；应用

相较于交流输电技术，远距离、大功率的架空线路以及海底电缆等方面需要更经济实惠、高稳定性、低耗损的直流输电技术。而这一输电体系两端的换流站需要很多交流输电系统所没有的设备。这些设备的存在就需要能吸收过高电压能量并限制过电压幅值的各种保护措施，金属氧化物的避雷器的安装就是其中的关键设备之一。

1 直流ZnO电阻片的特点

人们发现氧化锌材料对电压具有十分敏感的特性。ZnO直流电阻是电阻值与外部施加的电压成明显的非线性关系的一类半导体陶瓷。直流氧化锌电阻片具有相对较大的电流吸收能力，非线性良好，工作稳定性高，满足特高压直流输电对避雷器的保护特性要求，广泛应用于特高压直流输电工程当中，是避雷器的核心部件，大大提高了输变电系统运行安全性能。

直流ZnO电阻片是非线性系数良好的敏感元器件。在外部电压给定的情况下，静态电阻与动态电阻在直流电阻器的特性曲线上的比值并不是一个常数，而是在一定区间内不断变化的，在正常的电压条件下，当电路有过电压出现的话，其内阻会出现急剧的下降，导致导通瞬间出现，工作电流会骤然增加，从而可以有效地起到对其他电子器件的保护作用。低电阻的氧化锌晶粒之间会形成高电阻的氧化锌晶界层，这样的高电阻单元串联以后会造成击穿电压越高，而单元的横截面越大，通流容量越大的效果。

2 直流ZnO电阻片的应用

直流ZnO电阻片的流通能力可以显示出直流ZnO电阻片在承受巨大浪潮电流冲击是和浪涌冲击后所表现的器件功能的稳定性。它的流通能力越高，所显示的器件的稳定性越好。因而提高直流ZnO电阻片的流通能力很有必要。要做到这一点就必须提高直流ZnO电阻片的陶瓷结构，使其瓷片的微观结构和成分的均匀性大幅提高才能有效避免局部电流过大而造成的对直流ZnO电阻片的破坏，使之失去相应的保护能力，造成其他器件和设备的损坏。

直流电阻器性能的高低还与漏电流有关。对直流ZnO电阻片来说，漏电流越小，在电压合适的情况下，性能越稳定。所谓的漏电流是指在25℃的温度条件下，直流电阻器在最大连续直流电压下所通过的最大的电流值。温度和电压的变化都会造成到漏电流的值发生变化。电压越高，温度越高，漏电流越大。直流ZnO电阻片要想降低漏电流，只有通过改变电阻片的组成配方和制备工艺才可以实现。

直流ZnO电阻片在应用上经常会面临漏电流增大和长期高电压负荷情况下使用寿命减少的问题。

现在经常采用调整配方的方法来降低漏电流的值或者增加氧化锌电阻片的使用寿命。我们可以调整配方中添加剂的量以及微量元素硼和铝的含量，也可以适当增加稀土系元素，就可以制备出具有高非线性系数的电阻片，同时调整后制备的电阻片还会同时具有低残压比的特性。为了降低老化系数，我们还可以采用侧面绝缘层不同的防污型绝缘漆和无机高层结合的办法来减少ZnO电阻片的表面漏电流，从而阻止或者减缓直流ZnO电阻片的高温老化现象的发生。无机高层单独使用可以造成电阻片的表面粗糙且耐污性差，而有机绝缘漆可以弥补这一缺陷，因为无机高阻层的使用又避免了有机绝缘漆无渗透、结合性差的情况发生。二者的使用相辅相成，相得益彰。

要使直流ZnO电阻片的电位梯度越高，其能量的耐受密度就越好，而ZnO电阻片的颗粒越均匀细致，电阻片的电位梯度就越高，电流分布就越均匀，电阻片的能量耐受密度就能够提高。因此人们经常采用改善ZnO的粉料制备工艺或改进添加剂和浆料的制备工艺的方法来提高ZnO电阻片的电气性能。无论是当前运用的高效的磨砂工艺法还是化学合成法都是为了改变粉料或者浆料的颗粒的细密程度和均匀程度来达到上述目的。改变直流ZnO的高温烧成工艺也可以在烧成过程中通过温度的控制进行合理的升温、降温以及对反应程度的控制等使得晶粒的气孔率降低，晶粒颗粒均匀，从而提到电位梯度以及电阻片的能量耐受密度。

3 结语

直流ZnO电阻片由于电气性能优良，性能稳定，一般应用于对各种电气线路的保护，可以安装在微电子集成电路的低压线路上，也可以用于对邮电通信的线路和设备的保护上，应用最多的是高压、超高压的输变电系统上，应用与避雷器和瞬态过电压时各种设备的保护。现在直流ZnO的性能还面临很多实际应用上的问题，需要科研力量加大力度进行研究和改进。

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1004-7344（2016）35-0301-01

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