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Influence of Yb_2O_3 doping on microstructural and electrical properties of ZnO-Bi_2O_3-based varistor ceramics 被引量:6
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作者 徐东 唐冬梅 +3 位作者 林元华 焦雷 赵国平 程晓农 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第6期1497-1502,共6页
ZnO-Bi2O3-based varistor ceramics doped with Yb2O3 in the range from 0 to 0.4% (molar fraction) were obtained by a solid reaction route. The X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were... ZnO-Bi2O3-based varistor ceramics doped with Yb2O3 in the range from 0 to 0.4% (molar fraction) were obtained by a solid reaction route. The X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were applied to characterize the phases and microstructure of the varistor ceramics, and a DC parameter instrument for varistor ceramics was applied to investigate their electrical properties and V-I characteristics. The XRD analysis of the samples shows that the ZnO phase, Bi2O3 phase, ZnTSbaOl2-type spinel phase and Zn2Bi3Sb3O14-type pyrochlore are present, and the Yb2O3 phases and Sb2O4 phases are found in varistor ceramics with increasing amounts of Yb2O3. The average size of ZnO grain firstly increases and then decreases with the increase of Yb2O3 content. The result also shows that the threshold voltage is between 656 V/nun and 1 232 V/mm, the nonlinear coefficient is in the range of 14.1-22.3, and the leakage current is between 0.60 μA and 19.6 μA. The 0.20% Yb2O3-added ZnO-Bi2O3-based varistor ceramics sintered at 900 ℃ have the best electrical characteristics. 展开更多
关键词 varistor ceramics zinc oxide Yb203 microstructure electrical properties
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Comparative characteristics of yttrium oxide and yttrium nitric acid doping in ZnO varistor ceramics 被引量:4
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作者 徐东 唐冬梅 +3 位作者 焦雷 袁宏明 赵国平 程晓农 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第8期2094-2100,共7页
The effect of different molar ratios of Y2O3 and Y(NO3)3 on the microstructure and electrical response of ZnO-Bi203-based varistor ceramics sintered at 1 000 ℃ was investigated, and the mechanism by which this dopi... The effect of different molar ratios of Y2O3 and Y(NO3)3 on the microstructure and electrical response of ZnO-Bi203-based varistor ceramics sintered at 1 000 ℃ was investigated, and the mechanism by which this doping improves the electrical characteristics of ZnO-Bi203-based varistor ceramics was discussed. With increasing amounts of Y(NO3)3 or Y2O3 in the starting composition, Y2O3, Sb204 and Y-containing Bi-rich phase form, and the average grain size significantly decreases. The average grain size significantly decreases as the contents of rare earth compounds of Y(NO3)3 or Y2O3 increase. The maximum value of the nonlinear coefficient is found at 0.16% Y(NO3)3 or 0.02% YaO3 (molar fraction) doped varistor ceramics, and there is an increase of 122% or 35% compared with the varistor ceramics without Y(NO3)3 or Y2O3. The threshold voltage VT of Y(NO3)3 and Y2O3 reaches at 1 460 V/mm and 1 035 V/ram, respectively. The results also show that varistor sample doped with Y(NO3)3 has a remarkably more homogeneous and denser microstructure in comparison to the sample doped with Y2O3. 展开更多
关键词 CERAMICS varistor rare earth microstructure electrical properties
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Influence of soaking time on nonlinear electrical behavior and dielectric properties of TiO_2-based varistor ceramics 被引量:4
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作者 孟凡明 鲁飞 +1 位作者 肖磊 孙兆奇 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2009年第6期897-901,共5页
The influence of soaking time on the nonlinear electrical behavior and dielectric properties of TiO2-based varistor ceramics was investigated. Based on single sintering process, six disk samples of (Sr, Bi, Si, Ta)-... The influence of soaking time on the nonlinear electrical behavior and dielectric properties of TiO2-based varistor ceramics was investigated. Based on single sintering process, six disk samples of (Sr, Bi, Si, Ta)-doped TiO2-based varistor ceramics were fabricated by sintering at 1 250 ℃ for 0.5-5.0 h. The samples were characterized by X-ray diffraction, voltage-current characteristics, energy spectra, metallographs, breakdown voltages, and apparent dielectric constant. It is found that the breakdown electrical field intensity at a current density of 10 mA/cma decreases from 5.5 to 4.1 V/mm first and then increases to 7.0 V/mm, the nonlinear coefficient increases from 2.39 to 2.62 first and then decreases to 2.42, and the apparent dielectric constant increases from 98 200 to 1l5 049 first and then decreases to 73 865 with the soaking time increasing from 0.5 to 5.0 h. These indicate that the optimal soaking time is 2.0-3.0 h considering both nonlinear electrical behavior and dielectric properties. 展开更多
关键词 TiO2 varistor ceramics breakdown voltage nonlinear coefficient dielectric constant soaking time
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EFFECTS OF In_2O_3 DOPING AND SINTERING TEMPERATURE ON THE ELECTRICAL PROPERTIES OF ZnO VARISTORS 被引量:2
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作者 Zhao Ruirong Chen Jianxzen Jiang Hanying(Institute of Metallurgical Physicochemistry and Materials, Central SouthUniversity of Technology, Changsha 410083, China) 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 1997年第1期13-15,共3页
ZnO varistors are prepared using the 0.1-0.3mm ZnO powders. The effects of the sintering temperature, contents of In2O3 doping on the non-linear properties of ZnO varistors have been investigated. Theresults show that... ZnO varistors are prepared using the 0.1-0.3mm ZnO powders. The effects of the sintering temperature, contents of In2O3 doping on the non-linear properties of ZnO varistors have been investigated. Theresults show that this kind of ZnO powder has a high sintering activity. It is suitable for making the low voltage varistors. The Vc decreases with the increase of sintered temperature, when the In2O3 content is fixed(0. 98 %, mass fraction), and increases with the increase of In2O3 contents when the temperature is steady. 展开更多
关键词 ZnO varistors In_2O_3-doping sintering temperature
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Effect of capacitance on ZnO-Bi_2O_3-Yb_2O_3 based varistor for nanosecond transients 被引量:2
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作者 Kannadasan RAJU Valsalal PRASAD 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第10期2332-2338,共7页
The microstructure and electrical properties of ZnO-Bi2O3-Yb2O3 based varistor ceramics were investigated with various temperature effects from 900°C to 1050°C.From the results,it was observed that the incre... The microstructure and electrical properties of ZnO-Bi2O3-Yb2O3 based varistor ceramics were investigated with various temperature effects from 900°C to 1050°C.From the results,it was observed that the increase of sintering temperature offers a reduced capacitive effect from 0.460 nF to 0.321 nF.Furthermore,the grain sizes of varistors were varied from 6.8μm to 9.8μm.The consequence of such smaller grain sizes provided a better voltage gradient of about 895 V/mm for the disc sintered at 900°C and fallen drastically to 410 V/mm for the sample sintered at 1050°C.In addition,there was an increase of non-linearity index to a maximum value of 36.0 and reduced leakage current of 0.026 mA/cm2.However,the density of the varistor decreased with an increase of temperature from 5.41 g/cm3 to 5.24 g/cm3.With this base,the influence of varistor capacitance and high voltage gradient were scrutinized and it led an improved transition speed of the varistor assembly from non-conduction to conduction mode during intruding nanosecond transients. 展开更多
关键词 CAPACITANCE metal oxide varistor nanosecond transient rare earth oxide transition delay ytterbium oxide
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Microstructure and electrical properties of La_2 O_3-doped ZnO-based varistor thin films by sol-gel process 被引量:1
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作者 徐东 姜斌 +4 位作者 崔凤单 杨永涛 徐红星 宋琪 于仁红 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第1期9-13,共5页
Microstructure and electrical properties of La2 O3-doped ZnO-Bi2 O3 thin films prepared by sol–gel process have been investigated.X-ray diffraction shows that most diffraction peaks of ZnO are equal,and the crystals ... Microstructure and electrical properties of La2 O3-doped ZnO-Bi2 O3 thin films prepared by sol–gel process have been investigated.X-ray diffraction shows that most diffraction peaks of ZnO are equal,and the crystals of ZnO grow well.Scanning electron microscopy and atomic force microscopy results indicate that the samples have a good structure and lower surface roughness.The nonlinear V–I characteristics of the films show that La2 O3 develops the electrical properties largely and the best doped content is 0.3% lanthanum ion,with the leakage current of 0.25 mA,the threshold field of 150 V/mm and the nonlinear coefficient of 4.0 in detail. 展开更多
关键词 zinc oxide varistor FILM sol-gel process electrical properties MICROSTRUCTURE
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Effects of Eu_2O_3 doping on microstructural and electronic properties of ZnO Bi_2O_3-based varistor ceramics prepared by high-energy ball milling 被引量:1
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作者 董玉娟 崔凤单 +5 位作者 焦雷 徐红星 唐冬梅 吴婕婷 于仁红 徐东 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第11期2947-2953,共7页
ZnO-Bi2O3-based varistor ceramics doped with EU2O3 in a range from 0 to 0.4% were obtained by high-energy ball milling and fired at 900-1000 ℃ for 2 h. XRD and SEM were applied to determine the phases and microstruct... ZnO-Bi2O3-based varistor ceramics doped with EU2O3 in a range from 0 to 0.4% were obtained by high-energy ball milling and fired at 900-1000 ℃ for 2 h. XRD and SEM were applied to determine the phases and microstructure of the varistor ceramics. A DC parameter instrument was applied to investigate the electronic properties and V-I characteristics. The XRD analysis of Eu2O3-doped ZnO-Bi2O3-based varistor ceramics shows that the ZnO, Eu-containing Bi-rich, Zn7Sb2O12-type spinel and Zn2Bi3Sb3O14-type which is the pyrochlore phase are present. With increasing Eu2O3 content, the average size of ZnO grain firstly decreases and then increases. The grain boundary defect model was particularly used to explain the excellent nonlinearity of ZnO-Bi2O3-based varistor ceramics with the addition of0.1% Eu2O3 and sintered at 950 ℃. 展开更多
关键词 CERAMICS varistorS rare earth microstructure electronic properties
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DEGRADATION DUE TO ENERGY PULSE IN HIGH-ENERGY ZnO VARISTORS
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作者 Zhang Shugao Huang Baiyun Fang Xunhua (Powder Metallurgy Research Institute, Central South University of Technology, Changsha 410083, China)Ji Youzhang (Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China) 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 1997年第2期113-116,共4页
The degradation phenomena due to the energy pulse in the high-energy ZnO varistors used for deexitation and overvoltage protection of hydroelectric generator are investigated. The energy pulse, obtained by releasing t... The degradation phenomena due to the energy pulse in the high-energy ZnO varistors used for deexitation and overvoltage protection of hydroelectric generator are investigated. The energy pulse, obtained by releasing the energy stored in an inductor, can be equivalent to the combination of the DC field components and the energy component. The variations of the characterized voltages, nonlinear coefficients and pre-breakdown V-A characteristics, increase with the number of the applied energy pulse. The asymmetrical variations of the electric properties of the high-energy ZnO varistors after the energy pulse arise from the deformation of the double Schottky barriers due to the ion migration occuring in the depletion layer and in the grain boundary. 展开更多
关键词 HIGH-ENERGY ZnO varistorS ENERGY PULSE DEGRADATION V-A characteristics GRAIN boundary barrier ion migration
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冷烧结技术在ZnO基压敏陶瓷中的应用及发展趋势
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作者 李蕾 贾雨萱 +2 位作者 李国荣 满振勇 郑嘹赢 《材料导报》 北大核心 2025年第20期48-56,共9页
ZnO基压敏陶瓷因其优异的非线性电流-电压特性、快的响应速度及强瞬态能量吸收能力等优势而具有过电压保护功能,被广泛应用于电子领域。然而商用ZnO-Bi_(2)O_(3)系压敏陶瓷烧结温度高,存在第二相挥发偏离设计组成、晶粒尺寸均匀性差、... ZnO基压敏陶瓷因其优异的非线性电流-电压特性、快的响应速度及强瞬态能量吸收能力等优势而具有过电压保护功能,被广泛应用于电子领域。然而商用ZnO-Bi_(2)O_(3)系压敏陶瓷烧结温度高,存在第二相挥发偏离设计组成、晶粒尺寸均匀性差、能耗大等一系列问题,不满足高端应用和国家节能环保的战略需求。近年来提出的冷烧结技术(Cold sintering process, CSP)在中间液相、单轴压力和温度的协同作用下,不超过350℃即可实现陶瓷材料致密化。目前,已实现四元掺杂的ZnO基压敏陶瓷及ZnO-有机复合压敏陶瓷的冷烧结制备。本文综述了冷烧结工艺及其致密化机理、制备条件对致密化的影响,并对冷烧结在ZnO基压敏陶瓷中的应用进行了分类概述,最终展望了冷烧结技术在压敏器件中的发展趋势。 展开更多
关键词 冷烧结技术 ZnO基压敏陶瓷 溶解度 无机-有机复合
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ZnO压敏电阻改性研究最新进展
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作者 何俊佳 宋丽 +3 位作者 叶芝 周本正 姚澄锋 毛思博 《高电压技术》 北大核心 2025年第8期4110-4129,共20页
ZnO压敏电阻的非线性伏安特性源于晶界势垒结构,相关改性研究长期聚焦于配方优化、制备工艺改进、导电机理探索等方面。随着“双碳”目标的推进以及特高压输电、海上风电等新能源工程的建设,电力系统对过电压防护水平及设备轻量化需求... ZnO压敏电阻的非线性伏安特性源于晶界势垒结构,相关改性研究长期聚焦于配方优化、制备工艺改进、导电机理探索等方面。随着“双碳”目标的推进以及特高压输电、海上风电等新能源工程的建设,电力系统对过电压防护水平及设备轻量化需求显著提高,为ZnO压敏电阻的改性研究带来了新的机遇和挑战。当前,ZnO压敏电阻的改性主要围绕两条技术路线展开:一是基于机械混粉的传统工艺优化,但受限于添加剂分散性差和晶界缺陷调控难度大,性能提升逐渐趋缓;二是基于包覆技术的新型粉体设计,通过表面功能层构建显著改善添加剂分散性和界面特性,为突破传统工艺局限提供了新的路径。该文系统梳理了机械混粉工艺的最新研究成果,总结了当前研究的重点方向;同时综述了包覆技术在提升ZnO压敏电阻性能方面取得的最新探索成果,展望了未来的发展方向,旨在为高性能ZnO压敏电阻的开发提供理论支持和技术指导。 展开更多
关键词 ZNO压敏电阻 机械混粉 表面包覆 核壳结构合成 核壳结构烧结
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基于两步烧结改善ZnO-Bi_(2)O_(3)系压敏陶瓷性能研究
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作者 周利斌 刘远 +3 位作者 陈红霖 苟晨源 曹文斌 刘建科 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第2期149-155,162,共8页
采用两步烧结法制备ZnO-Bi_(2)O_(3)系压敏陶瓷,通过单一变量法控制烧结过程中烧结温度T_(1)、T_(2)和保温时间t_(1)、t_(2)来改善压敏陶瓷性能.研究结果表明,平均晶粒尺寸d随着T_(1)的增大而增大,漏电流密度J_(L)随着T_(2)的增大而减小... 采用两步烧结法制备ZnO-Bi_(2)O_(3)系压敏陶瓷,通过单一变量法控制烧结过程中烧结温度T_(1)、T_(2)和保温时间t_(1)、t_(2)来改善压敏陶瓷性能.研究结果表明,平均晶粒尺寸d随着T_(1)的增大而增大,漏电流密度J_(L)随着T_(2)的增大而减小;t_(1)增大会使压敏陶瓷本征缺陷锌间隙和氧空位的数量增大,t_(2)时间过长会抑制锌间隙的生成;所有样品在低频时的损耗比高频时小很多;样品的击穿场强E_(1mA)与d的变化规律相反;非线性系数α与漏电流密度J_(L)的变化规律相反.当T_(1)为950℃,t_(1)达到30min,T_(2)为925℃,t_(2)达到45 min时,α为最大值67.91,J_(L)为最小值0.48μA/cm^(2),E_(1mA)为最大值477.32 V/mm.本研究对提升ZnO压敏陶瓷性能有重要意义. 展开更多
关键词 ZNO ZnO-Bi_(2)O_(3)系压敏陶瓷 两步烧结
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Ge对新型低温烧结简单组分ZnBiMnO压敏陶瓷的影响
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作者 陈苗苗 赵鸣 +4 位作者 崔承昊 刘卓承 陈华 杜永胜 邓磊波 《材料导报》 北大核心 2025年第18期30-34,共5页
Ge掺杂对ZnO基压敏陶瓷的影响尚未被澄清。因此,采用固相工艺经975℃低温烧结3 h制备了0%~0.15%(摩尔分数)GeO_(2)掺杂的ZnBiMnO简单组分压敏陶瓷。在此基础上,采用XRD、SEM及高精度源表等研究了Ge含量变化对所制备样品的显微结构和压... Ge掺杂对ZnO基压敏陶瓷的影响尚未被澄清。因此,采用固相工艺经975℃低温烧结3 h制备了0%~0.15%(摩尔分数)GeO_(2)掺杂的ZnBiMnO简单组分压敏陶瓷。在此基础上,采用XRD、SEM及高精度源表等研究了Ge含量变化对所制备样品的显微结构和压敏性能的影响。结果表明:GeO_(2)会促使ZnBiMnO压敏陶瓷形成Bi_(24)GeO_(38)新第二相,并在0%~0.06%(摩尔分数)范围内显著优化压敏特性。仅0.06%(摩尔分数)GeO_(2)就能使非线性系数α高达49.4,压敏电压E_(B)为338.10 V/mm,同时漏电流密度J_(L)低至6.09μA/cm^(2)。研究结果可为低压ZnO基压敏电阻的制备提供新的备选材料。 展开更多
关键词 Ge ZnBiMnO压敏陶瓷 显微结构 压敏性能
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烧结温度对Bi/Sb为4:1的ZnO压敏陶瓷显微结构和电学性能的影响
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作者 解成龙 陈智琴 +5 位作者 程丽红 李文魁 张豪 艾建平 姚金良 郑巧玲 《中国表面工程》 北大核心 2025年第1期195-202,共8页
作为金属氧化物避雷器(MOA)的核心元件,ZnO压敏电阻的性能直接影响电力设备的绝缘水平及电力系统的过电压水平。高性能Zn O压敏电阻有利于提高避雷器的保护能力,同时还可实现设备的轻量化、小型化。传统高温烧结工艺存在能耗高的问题,... 作为金属氧化物避雷器(MOA)的核心元件,ZnO压敏电阻的性能直接影响电力设备的绝缘水平及电力系统的过电压水平。高性能Zn O压敏电阻有利于提高避雷器的保护能力,同时还可实现设备的轻量化、小型化。传统高温烧结工艺存在能耗高的问题,为了提高Zn O压敏陶瓷的节能效果及综合性能,研究不同烧结温度(880、930、980、1030、1080℃)对Bi/Sb为4∶1的两种Zn O压敏陶瓷(ZB4、ZB6)显微结构、电学性能和晶界特征参数的影响。结果表明,ZB4和ZB6两种配方样品的压敏电压随着烧结温度升高呈先增大后减小的趋势,当烧结温度为930℃时,ZB4和ZB6样品的综合电学性能均最好。相同烧结温度下,ZB6样品中富Bi相的增加提高了其显微结构的均匀性,使得ZB6样品比ZB4样品有更高的晶界比例,在提升压敏电压的同时,提高其相应晶界势垒高度。ZB6-930样品(930℃烧结的ZB6)综合性能优良,压敏电压为1161 V/mm,非线性系数α为13.22,漏电流IL为24.5μA,晶界势垒高度Φb为2.97 eV。研究结果可为高性能ZnO压敏电阻的研制及节能效果的提升提供重要的试验与理论依据。 展开更多
关键词 ZNO压敏陶瓷 烧结温度 显微结构 电学性能 C-V特性
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直流开断工况下金属氧化压敏电阻冲击老化及失效特性研究
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作者 龙辰 白云帆 +3 位作者 吴益飞 吴翊 纽春萍 荣命哲 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第9期53-64,共12页
为了探究直流开断过程中金属氧化物压敏电阻(MOV)的老化及失效特性,搭建了MOV老化失效实验平台,研究了在重复脉冲作用下,MOV的阈值电压、泄漏电流、非线性系数以及残压的变化规律。研究发现,阈值电压U_(1mA)随冲击次数增多先上升后下降... 为了探究直流开断过程中金属氧化物压敏电阻(MOV)的老化及失效特性,搭建了MOV老化失效实验平台,研究了在重复脉冲作用下,MOV的阈值电压、泄漏电流、非线性系数以及残压的变化规律。研究发现,阈值电压U_(1mA)随冲击次数增多先上升后下降,整体变化不超过1%,泄漏电流I_(75%)随冲击次数增加接近线性增长,而非线性系数α随冲击次数增加逐步减小,且下降速度与冲击能量正相关,残压U_(res)变化小于5%。采用泄漏电流作为标准可以更直观地反映MOV的老化情况。通过分析不同能量下多次冲击后的MOV失效情况,建立了冲击能量与失效统计次数N_(50%)之间的关系。利用有限元仿真,建立了MOV失效模型,研究了微观晶粒中电流、温度及应力的分布规律以及失效阈值,并通过实验验证了失效模型的准确性。结果表明,模型在失效阈值预测方面的误差为8%,在各种能量冲击下的温度预测方面的误差均小于5%。 展开更多
关键词 金属氧化物压敏电阻 老化 失效 直流开断
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压敏电阻位置对压阻式压力传感器输出影响研究
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作者 郝一鸣 雷程 +4 位作者 王涛龙 余建刚 冀鹏飞 闫施锦 梁庭 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第5期10-14,共5页
随着MEMS技术的快速发展,压阻式压力传感器在微型化进程中面临性能挑战。文中采用有限元模拟分析方法,研究了膜片尺寸和压敏电阻的布局对传感器输出的影响。芯片尺寸固定为1 100μm×700μm×400μm。结果表明:方形膜片边长与... 随着MEMS技术的快速发展,压阻式压力传感器在微型化进程中面临性能挑战。文中采用有限元模拟分析方法,研究了膜片尺寸和压敏电阻的布局对传感器输出的影响。芯片尺寸固定为1 100μm×700μm×400μm。结果表明:方形膜片边长与芯片宽度的比例小于4∶5时,最大应力随膜片边长的增加而变大。选取膜片尺寸为460μm×460μm×7.5μm,当压敏电阻置于敏感膜上时,输出电压随压敏电阻到膜片边缘距离的减小而增大。当平行于膜边电阻超过敏感膜边缘2μm、垂直于膜边电阻超过敏感膜边缘6μm时,芯片满量程输出最大。结果显示,膜片相对于芯片尺寸的比例以及压敏电阻的布局对压阻式压力传感器输出特性具有显著的影响,合理设计芯片结构,可以确保在压力传感器的微型化过程中实现高性能的目标。 展开更多
关键词 压阻式压力传感器 有限元仿真 敏感膜尺寸 压敏电阻 满量程输出
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稳定型氧化锌压敏电阻高温直流老化的转变特性
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作者 程卓林 武康宁 +3 位作者 王佳乐 高傲 唐壮 李建英 《电工技术学报》 北大核心 2025年第9期2958-2969,共12页
金属氧化物避雷器是电力系统过电压保护的核心装置,决定了电力设备的绝缘水平,其核心为氧化锌压敏电阻。现代稳定型氧化锌压敏电阻的直流老化功耗反常下降,难以对其进行有效的状态评估和寿命预测,其老化机制研究已成为限制其未来发展的... 金属氧化物避雷器是电力系统过电压保护的核心装置,决定了电力设备的绝缘水平,其核心为氧化锌压敏电阻。现代稳定型氧化锌压敏电阻的直流老化功耗反常下降,难以对其进行有效的状态评估和寿命预测,其老化机制研究已成为限制其未来发展的巨大挑战。该文对稳定型氧化锌压敏电阻在不同温度下进行加速直流老化,研究高温下其直流老化特性的转变。结果表明,随着老化温度升高,稳定型氧化锌压敏电阻的功耗由120℃下的持续下降转变为150℃下的先降后升,而后在180℃下持续上升。150℃下转变为介稳型后,老化不再可逆。原位高温介电测试表明,晶界界面空间电荷极化松弛过程向高频移动,松弛时间缩短,活化能减小;低温介电测试中本征点缺陷锌填隙在老化后出现不可逆消耗。180℃下转变为不稳定型后,正向伏安特性的“交叉”现象消失,电气性能显著劣化。离线理化结构测试发现,氧化锌晶面衍射角减小、峰强下降,晶格之间的间距增加,Zn2p轨道峰结合能明显下降,锌填隙被还原,证实了晶界界面态在高温下难以维持稳定,将与锌填隙中和并被消耗。以上研究结果可为稳定型氧化锌压敏电阻反常老化的微观机制研究及其稳定性调控提供支撑。 展开更多
关键词 氧化锌 压敏电阻 直流老化 避雷器 长期稳定性
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钆掺杂的高非线性和低漏流SnO_(2)基压敏电阻材料
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作者 孙斐 赵洪峰 缪奎 《材料导报》 北大核心 2025年第2期31-34,共4页
本工作通过在SnO_(2)-Co_(3)O_(4)-Cr_(2)O_(3)-Ta_(2)O_(5)体系中引入Gd,制备了兼具高非线性系数和低泄漏电流的SnO_(2)压敏陶瓷材料。结果表明:Gd的掺杂能够促进晶粒生长,降低样品气孔率,并在掺杂量为0.25%(如无特殊说明均为摩尔分数... 本工作通过在SnO_(2)-Co_(3)O_(4)-Cr_(2)O_(3)-Ta_(2)O_(5)体系中引入Gd,制备了兼具高非线性系数和低泄漏电流的SnO_(2)压敏陶瓷材料。结果表明:Gd的掺杂能够促进晶粒生长,降低样品气孔率,并在掺杂量为0.25%(如无特殊说明均为摩尔分数)时获得了最佳的电气性能,非线性系数达到55,泄漏电流低至7.74 mA/cm^(2),同时电压梯度高达568 V/mm,在50 Hz频率下介电常数高达213,显示出其潜在的应用前景。但过饱和的掺杂会恶化压敏陶瓷的电气性能。本工作将非线性系数的变化归因于晶界势垒的提升,认为泄漏电流减小是晶界电阻升高,电子迁移率下降导致的,并从点缺陷的角度分析了晶界势垒升高的原因,系统地阐述了Gd的掺杂对SnO_(2)压敏电阻陶瓷电气性能和微观结构的影响机理。 展开更多
关键词 SnO_(2)压敏电阻 非线性 泄漏电流 晶界电阻 势垒 点缺陷
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单组冲击次数对交流滤波器避雷器用ZnO电阻片老化性能的影响
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作者 孙泉 张杰 +2 位作者 韩永霞 刘云蔚 杨乐 《高压电器》 北大核心 2025年第6期149-155,共7页
因交流滤波器避雷器在使用中频繁动作,其核心部件ZnO电阻片通过多次冲击电流时呈现老化现象,而ZnO电阻片的交直流参考电压、泄漏电流的变化与冲击电流幅值、冲击电流波形、冲击次数以及间隔时间等密切相关。因此文中对比分析了ZnO电阻片... 因交流滤波器避雷器在使用中频繁动作,其核心部件ZnO电阻片通过多次冲击电流时呈现老化现象,而ZnO电阻片的交直流参考电压、泄漏电流的变化与冲击电流幅值、冲击电流波形、冲击次数以及间隔时间等密切相关。因此文中对比分析了ZnO电阻片在8/20μs雷电冲击电流2次一组和20次一组作用下交直流伏安特性的变化规律。试验结果表明:无论是直流伏安特性还是交流伏安特性,2次一组冲击相较于20次一组冲击对ZnO电阻片的老化性能影响更明显。此外,当直流参考电压U_(1mA)下降5%时,0.75 U_(1mA)下泄漏电流IL远小于50μA,即IL在单独表征ZnO避雷器老化状态时存在不足;而持续运行电压下的泄漏电流阻性分量幅值随着冲击组数近似呈现线性上升趋势,其作为在线监测评估指标可以很好表征冲击老化状态,且U_(1mA)变化5%时其变化率约为70.6%。 展开更多
关键词 ZNO电阻片 冲击老化 单组冲击次数 雷电冲击电流 交流滤波器避雷器 直流非线性系数 参考电压 泄漏电流阻性分量
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CaCO_(3)掺杂对ZnO-Bi_(2)O_(3)基压敏电阻微观结构和电气性能的影响
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作者 律方成 吴雨舟 +1 位作者 王胜辉 杨瑞 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期61-67,78,共8页
金属氧化物避雷器(MOA)是电力系统中限制过电压的关键设备,其过电压保护水平在极大程度上决定了电力系统中各种设备的绝缘性能。ZnO压敏电阻是MOA的核心部件,其性能的优劣将直接决定MOA的可靠性。为了进一步提高ZnO压敏电阻的各项性能,... 金属氧化物避雷器(MOA)是电力系统中限制过电压的关键设备,其过电压保护水平在极大程度上决定了电力系统中各种设备的绝缘性能。ZnO压敏电阻是MOA的核心部件,其性能的优劣将直接决定MOA的可靠性。为了进一步提高ZnO压敏电阻的各项性能,在ZnO-Bi_(2)O_(3)基压敏电阻中掺杂不同含量的CaCO_(3),采用固相合成法制备了Ca元素掺杂的ZnO压敏电阻,研究了不同掺杂含量CaCO_(3)对ZnO压敏电阻片的物相成分、显微结构和电气性能的影响。研究表明,适量掺杂CaCO_(3)可以细化ZnO晶粒,提高电压梯度,增加致密性,在掺杂量为1.0 mol%时,获得最佳电气性能,此时压敏电阻电压梯度为330 V/mm,泄漏电流为0.27μA,非线性系数为59。该研究为氧化锌压敏电阻优化配方,增强电气性能提供依据。 展开更多
关键词 氧化锌 压敏电阻 电压梯度 泄漏电流 非线性系数
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烧结过程外施偏压对ZnO压敏陶瓷结构和性能的影响
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作者 王乔森 于洋 +4 位作者 苏春元 刘扬 贺东旭 刘晶晶 程卓林 《中国陶瓷》 北大核心 2025年第7期18-24,共7页
晶界势垒是电压敏陶瓷非线性伏安特性的核心,揭示烧结过程中势垒的形成机制是一直以来的研究热点。本文对ZnO压敏陶瓷烧结过程不同阶段施加直流偏压,研究了烧结过程外加电场对其理化结构和电气性能的影响。研究表明,在微观结构方面,施... 晶界势垒是电压敏陶瓷非线性伏安特性的核心,揭示烧结过程中势垒的形成机制是一直以来的研究热点。本文对ZnO压敏陶瓷烧结过程不同阶段施加直流偏压,研究了烧结过程外加电场对其理化结构和电气性能的影响。研究表明,在微观结构方面,施加直流偏压可在一定程度上抑制晶粒尺寸生长,并调控晶界Bi_(2)O_(3)的由β相向α相的转变。电气性能方面,降温过程施加偏压将导致ZnO压敏陶瓷非线性特性被破坏,非线性系数由50左右降低至2.2,近似出现线性伏安特性。表明降温过程是势垒形成的关键阶段,直流偏压在该过程中将影响晶界缺陷与电子的重排,对势垒形成有破坏作用。本研究可为ZnO压敏陶瓷性能优化及势垒调控提供理论依据和实验参考。 展开更多
关键词 ZNO压敏陶瓷 烧结 电场 理化结构 电气性能
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