新闻中心

News

陶瓷材料解析|压敏陶瓷

日期: 2018-02-09
浏览次数: 396

敏陶瓷是指电阻值随着外加电压变化有一显著的非线性变化的半导体陶瓷

用这种材料制成的电阻称之为压敏电阻器。

制造压敏陶瓷的材料有SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等

其中BaTiO3、Fe2O3利用的是电极与烧结体界面的非欧姆特性

而SiC、ZnO、SrTiO3利用的是晶界非欧姆特性。

目前应用最广、性能最好的是氧化锌压敏半导体陶瓷。


陶瓷材料解析|压敏陶瓷


压敏陶瓷的基本特性


1

电流电压特性


研究压敏陶瓷的电流电压特性,就是研究压敏电阻器的电流电压特性。压敏电阻器的电阻值随外加电压变化呈非线性变化。理想的I-V特性曲线如图1所示。实际压敏电阻器特性曲线没有那么强的非线性,图2示出氧化锌压敏电阻器的I-V特性曲线。曲线分成小电流区(Ⅰ),中电流区(Ⅱ)和大电流区(Ⅲ)电流在10-5A以下是小电流区,称为预击穿区,该区的I-V特性呈现lgIαV½的关系。在预击穿区以下更小的电流范围内,I-V特性是欧姆特性。在10-5~103A区间是中电流区,称为击穿区,与预击穿区相比,曲线呈非常高的非线性。可以用下式表示:

I=KVα

或  V=CIβ

式中:α——非线性系数,也称电压指数;

β——电流指数;

C●K——常数。


陶瓷材料解析|压敏陶瓷


▲图1  压敏电阻器的I-V特性曲线

1-ZnO 压敏电阻器  2-SiC压敏电阻器

3-线性电阻器


陶瓷材料解析|压敏陶瓷


图2  氧化锌压敏电阻器的I-V特性曲线


2

非线性指数和电压比


在击穿区通过试验求得的两个非线性指数α和β计算公式如下:

陶瓷材料解析|压敏陶瓷陶瓷材料解析|压敏陶瓷


令I2=10I1,可得下式:

陶瓷材料解析|压敏陶瓷10倍I1时压敏电阻上的端电压与I1时端电压之比称为电压比

用它来表示非线性比α方便。


3

压敏电压


对不同的压敏电阻器α达最大值时的电压不同,一般来讲,在一定的几何形状下,

电流子在1mA附近时,氧化锌压敏电阻器的α可达最大值。

往往取1mA电流所对应的电压作为I随V陡峭上升的电压大小的标志,

把此电压(V1mA)称为压敏电压。


4

漏电流


应用压敏电阻器的线路、设备、仪器正常工作时,所流过压敏电阻器的电流称为漏电流。

要使压敏电阻器可靠地工作,漏电流应尽可能小。

漏电流的大小一方面与材料的组成和制造工艺有关,另一方面与选用的压敏电压有关。

选取压敏电压的主要依据是工作电压。压敏电压与工作电压的关系可用经验公式表示:

陶瓷材料解析|压敏陶瓷

陶瓷材料解析|压敏陶瓷

式中:a——电压脉动系数,可取a=120%;

b——产品长期存放后V1mA允许下降的极限值,取b=10%;

c——V1mA产生误差下限,取c=15%;

V_——直流工作电压;

V~——交流工作电压(有效值)。

将个系数代入上式可得:

V1mA=1.5V_

V1mA=2.2V~

V_=0.66V1mA

V~=0.45V1mA

前两式是根据工作电压选择压敏电阻的压敏电压的参考。

后两式是已知压敏电阻器的压敏电压,确定它的工作电压的参考。

压敏电阻器的工作电压选得合适,漏电流可以控制在50~100μA之间。

漏电流若高于100μA,则工作可靠性较差。



5

压敏电阻器温度系数


在规定的温度范围内,温度每变化1℃,

零功率下压敏电压的相对变化率称为压敏电阻器的温度系数。

可用下式表示:

陶瓷材料解析|压敏陶瓷

式中:V1——室温下的压敏电压;

V2——极限使用温度下的压敏电压;

t1——室温;

t1——极限使用温度;

如果把αV推广到较宽的温度范围,严格讲αV不是一个常数。

大电流情况下的值比小电流情况下的要小些,

一般可控制在-10-3~-10-4/℃。



6

压敏电阻的蜕变和通流量


压敏电阻器经过长期交、直流负荷或高浪涌电流负荷的冲击后,

I-V特性变坏,使预击穿区的I-V特性曲线向高电流方向移动,

因而漏电流上升,压敏电压下降,这种现象称为压敏电阻器的蜕变。

蜕变发生在线性区和预击穿区,对击穿电压以上的特性无影响。

由于蜕变现象的存在,导致压敏电阻器的操作工率下降,甚至会导致热击穿。

另外,值得注意的是,温度对I-V特性有很大影响。

针对蜕变现象,必须对经高浪涌电流冲击后压敏电压V1mA的下降有所限制,

通常把满足V1mA下降要求的压敏电阻器所能承受的最大冲击电流

(按规定波形)叫作压敏电阻器的通流容量,又称为同流能力或通流量。

压敏电阻器的通流量与材料的化学成分、制造工艺及其几何尺寸等因素相关。



转自陶瓷科技


IACE CHINA 2018

3月25-27日

上海光大会展中心

不见不散!!!


展商快讯|雅安远创:专业从事陶瓷成型烧结精加工的高新技术企业



News / 推荐新闻 More
2018 - 11 - 09
2018年11月9日,首届“陶瓷基板制备技术及产业链应用发展”论坛在苏州国信雅都大酒店顺利举办!来自北京、上海、广东、江苏、湖南、山东、深圳、浙江、河南、福建、四川、江西等25个省市约300位各大高校研究所研发人员、教授学者、国内外著名陶瓷材料制备和后端应用的企业高层、技术骨干以及投资公司等嘉宾应邀出席。本届论坛作为2019第十二届上海国际先进陶瓷展览会暨会议开展前期的主打活动之一,响应当下陶瓷基板产业链的商机与市场需求,促进企业间的合作沟通,共同解决陶瓷材料产业链中“卡脖子”的关键技术和工艺问题。论坛分为上下午两场,紧紧围绕先进陶瓷领域中备受关注的话题:高性能基板的陶瓷粉体、先进的流延成型工艺、流延设备与流延浆料、氧化物和氮化物基板的不同烧结技术、基板的整平与加工工艺、基板的金属化和覆铜工艺、以及材料和产品的检测与评价等,全面解析产业应用技术难点,探讨新计划的开发研究和整合利用。论坛伊始...
2018 - 11 - 09
300位陶瓷基板从业人员聚目以待的首届“陶瓷基板制备技术及产业链应用发展”论坛于11月9日上午在苏州国信雅都大酒店顺利开幕。在上午场论坛中,中科院上硅所江东亮院士、国瓷宋锡滨副总、鑫乙刘伟总工程师、中材高新张伟儒总裁、中科院上硅所曾宇平教授、中车时代刘国友副总工程师、德汇戴云浩副总依次进行专题汇报,其研究成果将进一步促进产业界、学术界、企业界的合作,转化为巨大附加值的应用制造。继续精彩的专题演讲,畅聊研发理念、实践细节、应用心得。论坛下午场论坛下午场由中国科学院上海硅酸盐研究所曾宇平教授主持。郑州中瓷科技有限公司 吴崇隽技术总监在《氧化铝基板流延制备技术与应用新进展 》的报告中介绍到,近年来,新研制的高反射率氧化铝陶瓷散热基板,应用于大功率LED封装,明显提高了LED光源的发光效率。随着电动汽车等大功率智能设备的高速发展,为了满足IGBT用直接敷铜陶瓷基板(DBC)耐冷热冲击的要求,新开发...
2018 - 11 - 08
超高温陶瓷是指能在1800℃以上应用,具有相当优良的高温抗氧化性和抗热震性的陶瓷基复合材料。超高温陶瓷能够适应超高音速长时飞行、大气层再入、跨大气层飞行和火箭推进系统等极端环境,可用于飞行器鼻锥、机翼前缘、发动机热端等各种关键部位或部件。超高温陶瓷主要是由高熔点硼化物和碳化物组成,其中HfB2、ZrB2、HfC、ZrC、TaC等硼化物、碳化物超高温陶瓷熔点都超过3000℃,无相变,具有优良的热化学稳定性和优异的物理性能,包括高弹性模量、高硬度、低饱和蒸汽压、高热导率和电导率、适中的热膨胀率和良好的抗热震性能等,并能在高温下保持很高的强度。目前常用的超高温陶瓷主要有陶瓷基复合材料、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷和氮化物陶瓷。陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料的研究主要集中在Cf/SiC及SiCf/SiC复合材料。中国科学院上海硅酸盐研究所的董绍明等尝试在PIP制备Cf/SiC、SiCf/SiC复合材料的过...
2018 - 11 - 07
为了向国内外陶瓷行业新闻媒体和上下游企业介绍2019广州陶瓷工业展的最新调整规划和组织筹备情况。中国轻工业联合会、中国建筑材料联合会、中国陶瓷工业协会、中国建筑卫生陶瓷协会、中国贸促会建材行业分会、广东新之联展览公司等六家单位于11月2日在佛山联合召开了2019广州陶瓷工业展的国内首场新闻发布会。                    来自国内外陶瓷行业的新闻媒体、重点陶瓷产区行业协会、知名陶瓷产品生产企业、国内外陶瓷机械装备和原辅材料制造企业的负责人、意大利、西班牙、印度等国领事馆和贸易促进机构代表等,共约300位嘉宾应邀出席了本次发布会。发布会由中国陶瓷工业协会秘书长侯文全主持召开。 &#...
分享到:
新之联伊丽斯(上海)展览服务有限公司
上海公司 电话:4000 778 909
电邮:irisexpo@163.com
广州公司 电话:020-8327 6389
电邮:iacechina@unifair.com
版权所有 2017-2020 广东新之联展览服务有限公司
犀牛云提供企业云服务
关注展会官微,在线看展