新闻中心

News

陶瓷材料解析|压敏陶瓷

日期: 2018-02-09
浏览次数: 372

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 - 08 - 17
陶瓷膜是近年来新出现的新型阻隔包装膜材料,陶瓷膜的生产工艺与镀铝膜生产相似,也是采用真空镀膜的方法。目前用于包装领域的陶瓷膜主要有SiO2(氧化硅),Al2O3(氧化铝),TiO2(氧化钛)等。透明阻隔膜相对传统的镀铝阻隔膜最大的优势在于消费者可以清楚地透过包装材料看到商品本身,而且,在高速包装过程中,透明阻隔材料不会对被包装商品产生任何金属污染。由于SiO2(二氧化硅),Al2O3(三氧化二铝),TiO2(氧化钛)的熔点均超过1500℃,远超过金属铝的熔点(约660℃),陶瓷膜的生产相比更加困难,必须采用专用的真空镀膜设备进行生产,这也是导致陶瓷膜生产成本较高的主要原因。一般来说,透明阻隔膜是传统的镀铝阻隔膜价格的2~3倍。如何降低现有生产工艺设备的生产成本是当前的研究热点。透明阻隔膜制备方法众多,目前已经用于生产的工艺方法可分为以下五类:一、采用感应热蒸发加热氧化硅材料制备氧化硅膜材料...
2018 - 08 - 17
独石陶瓷电容器的绝缘电阻表示当在电容器端子之间施加直流电压 (无纹波) 时,在设定时间 (比如60秒) 之后施加电压和漏电流之间的比率。当一个电容器绝缘电阻的理论值无穷大时,因为实际电容器的绝缘电极之间的电流流量很小,实际电阻值是有限的。上述电阻值称为"绝缘电阻",并用兆欧[MΩ]和欧法拉[ΩF]等单位表示。绝缘电阻值的性能当直流电压直接施加在电容器后,突入电流 (也称充电电流) 的流量如下图1所示。随着电容器逐渐被充电,电流呈指数降低。 电流I (t) 随时间的增加而分为三类 (如方程 (1) 所示),即充电电流Ic (t)、吸收电流Ia (t) 和漏电电流Ir。I (t)=Ic (t)+Ia (t)+Ir 方程 (1)充电电流表明电流通过一个理想的电容器。与充电电流相比,吸收电流有一个延迟过程,并且在低频范围内伴随有介电损耗、造成高介电常数电容器 (铁电性...
2018 - 08 - 16
★ 前言 ★    从二十世纪八十年代开始,以高效发动机和燃汽轮机中高温陶瓷关键零部件开发为导向的陶瓷材料的组成设计、晶界工程、净尺寸成型、烧结技术研发,为先进结构陶瓷的研究与发展培育了人才队伍、奠定了基础。此后三十年,我国在高技术陶瓷制备技术研发和产业化方面取得巨大进展。目前已可以制备各类新型结构陶瓷材料和生产各种复杂形状的陶瓷部件,其中一部分结构陶瓷产品已出口海外。另外,国内先进结构陶瓷产业分布与区域特色已经形成。伴随着我国结构陶瓷材料制备技术的进步和市场的强劲需求,结构陶瓷产业呈现出良好的发展态势,新一代结构陶瓷产品的应用涵盖各个领域,在国民经济和工业现代化进程中发挥重要的作用。先进结构陶瓷产业地域分布      国内先进结构陶瓷产业主要集中在广东、江苏、山东以及湖南、浙江、江西、河南、辽宁等地...
2018 - 08 - 10
★ 前言 ★       近年来,先进结构陶瓷材料一直是世界各国的重点研发方向,并在国防、航天、电子、生物医学等工业领域得到了广泛的应用。欧美、日本等发达国家作为制造业强国,先进结构陶瓷产业更是处于领跑地位,在一些重要领域、关键环节把控了世界市场。那么欧美日三国先进陶瓷产业具体情况如何?本文依据大数据对欧美、日本先进陶瓷产业进行了简要的梳理与总结。大数据分析在以往10年里,世界先进结构陶瓷的市场规模平均以7%~9%的速度递增,约达到数百亿美元。英国Morgan公司曾估算在结构陶瓷的世界市场中,不同的应用领域所占的比例。例如陶瓷轴承,目前国际上著名的轴承公司如SKF、NSK、FAG、KOYO、SNFA等都先后建立了陶瓷轴承生产线,主要用于高速、高精度机床主轴轴承、计算机硬盘驱动器轴承、牙钻轴承以及防磁、防腐、绝缘等领域,特别是军用的和航天航空...
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