壓敏電阻器是抑制浪涌過電壓和分流浪涌電流,保護各種電氣和電子設備安全可靠運行的基礎性元件,應用面廣,使用量大。
中國是全球壓敏電阻器的生產大國,大量的生產實踐滋養,加上中國人的勤奮,培育出了多項為國際同行認可的技術成果,極大地提升了中國在國際技術標準機構中的話語權,推動了全球浪涌過電壓保護的技術進步和產業提高。
1、對壓敏電阻器物理本質認識的深化-非線性電阻值的電流敏感性
中文名稱“壓敏電阻器”的含義是“電阻值隨電壓而變,對電壓敏感的電阻器”,對應的英文學名是“Voltage Dependent Resistor(VDR)”。國際標準IEC 61643-331對壓敏電阻器的定義是這樣的:“在一定溫度下,其電導值隨電壓的增大而迅速增大的元件”。自從1968年日本松下公司把氧化鋅壓敏電阻推向市場以來,“VDR”這一物理概念已經深刻在全球工程師的腦海里?,F在,我們提出,應把關于壓敏電阻的物理概念修正為“壓敏電阻器的電阻值(RV)是流過它的電流(IV)及其變化速度(dIV/dt)的函數, 用數學式可寫為:
RV=f (IV,dIV/dt)
這就是說,將壓敏電阻器的電阻值理解成“電流”敏感性電阻更正確??紤]到長期形成的習慣,我們不主張將名稱改為“流敏電阻器”,只是提醒人們要以“電流敏感性(CDR)”的觀點來思考有關技術問題。IEC-SC37B同意了我們對標準中關于壓敏電阻器定義的處理意見:
壓敏電阻器是在一定溫度下,其穩態電導值隨電壓迅速增大的元件。
注:在一定溫度下,壓敏電阻器的動態電導值可以與電壓成反方向變化(負增量電阻)。在脈沖過程中,在電壓峰點與電流峰點之間的時間段內就可以看到這個現象,此外在8/20脈沖電流的前沿時間段內,當流過壓敏電阻的電流密度很小時,也會出現這種現象?!?/strong>
2、從VDR到CDR
“壓敏電阻器的電阻值是電流敏感性的”,這個新認識的一個重要成果,是在它指導下,建立了能在電流、電壓變化幾個數量級的范圍內,表達電阻特性和伏安特性的數學方程,從而將壓敏電阻器的工程計算,從定性估算提升到定量分析的階段。
有關壓敏電阻器的工程分析計算,經常要在電流變動幾個數量級的范圍內進行,而壓敏電阻器是一種陶瓷化合物半導體,支配其電阻值的物理機制相當復雜,設想用一個理論方程來說明電阻值的變化規律是不可能的,人們只能求助于實驗數據的擬合方程。然而,在“VDR”
的理論指導下,我們化了6年的時間沒有找到合適的擬合方程,不過在此過程中,逐步意識到應當轉向“CDR”理論,這一轉向很快取得了成果。這一成果,“氧化鋅非線性電阻的特性方程”發表在2012年第5期《電子元件與材料》期刊上,并在2013年韓國首爾
舉行的第八屆亞太國際雷電大會上作了口頭介紹。
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