压敏陶瓷-硅橡胶复合材料的非线性压敏介电特性

开展兼具非线性电导和介电特性的复合材料的理论基础和应用研究,有助于更有效、广泛地解决高电压等级电力系统绝缘设备或部件电场分布不均匀的难题。为此,制备了ZnO压敏陶瓷-硅橡胶复合材料并测量了其非线性压敏介电特性。结果表明:制备的复合材料具有良好的分散性和非线性电导及介电特性;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数10%时,复合材料可以表现出明显的非线性介电特性,可以起到更显著的电场均匀作用;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数20%时,复合材料呈现出明显的非线性电导特性,电导非线性系数可以达到10以上,当电场强度超过压敏电压梯度时电导率可以提高100倍以上,而电场强度达到1.5倍压敏电压梯度时,可在对不均匀电场起抑制作用的同时,避免较大的损耗。     

TiO2压敏陶瓷的极性及其阻抗谱分析

采用电子陶瓷工艺制备了施主-受主共掺TiO2基压敏-电容双功能元件。电流-电压（I-V）以及阻抗-电压（Z-V）、相角-电压（-V）、电容-电压（C-V）、介电损耗角正切-电压（D-V）等阻抗谱分析表明,TiO2压敏陶瓷存在典型的极性特征,可通过＂微极性区域＂模型对其进行解释。     

双电层电容器的电容特性分析

论述了EDLC的应用范围及对其性能的要求,分析了几种电容测试方法及其测试结果的差异,界定了电容的组成、物理意义及其相应的应用范围,把电容量分为计算电容、积分电容、表观电容和潜电容,计算电容倾向于微观结构及储电机理等理论研究,积分电容适用于后备电源型应用,表观电容则适于功率型的应用领域.研究了表观电容的特性及其影响因素,结果表明:微孔势垒的存在是表观电容的重要影响因素,也是产生伏安特性曲线上900mV后电流偏高现象的根本原因,同时造成了在微孔内形成双电层的滞后现象,形成了部分潜电容,提出了增加表观电容的措施,即降低电流密度或者提高充电电压.     

Sb2O3掺杂对ZnO压敏陶瓷晶粒分布特性的影响

改善晶粒分布的均匀性是获得高性能ZnO压敏陶瓷的重要手段之一.本文主要从平均晶粒尺寸、晶粒分布均匀性以及晶粒形状等角度研究了不同Sb2O3掺杂含量的ZnO压敏陶瓷试样,并应用晶粒尺寸分布不均匀系数ε和形状参数k对晶粒进行量化.结果表明:随着Sb2O3掺杂量的增加,试样的平均晶粒尺寸ε以及k呈现减小的趋势,晶粒尺寸分布均匀性改善,晶粒形状由细长向规整发展,这些结果也可以很好地解释试样电性能得到改善的原因.分析认为Sb2O3掺杂后形成的尖晶石相抑制了晶粒的异向生长,使得晶粒尺寸减小,晶粒分布均匀性以及晶粒形状得到改善,而且尖晶石相对大晶粒区晶粒生长的抑制作用比小晶粒区弱.     

氧化锌压敏电阻8/20 μS脉冲电流下的伏安特性曲线分析

氧化锌压敏电阻器在8/20μS脉冲电流下的伏安特性曲线,在电流上升沿和和下降沿呈现不重合的回线特征。本文以压敏陶瓷体在击穿后的电流区以非线性电阻、晶粒电阻、等效电感和引出电阻相串联的物理模型为基础,提出陶瓷体等效电感、电极等效电感和引线电感共同构成压敏电阻的等效串联电感,电极等效电阻和引线等效电阻共同构成引出电阻,串联电感形成回线特征。按照这一模型,用测量数据可以推算出不同电流点的串联电感值,等效电感值是一个常数,并可推断陶瓷体等效电感确实存在且为常数。可以确认,除了引出电感(含引线电感和电极等效电感)外,伏安特性的回线特征是压敏陶瓷体的本征特性。     

氧化锌压敏电阻器的工频过电压（TOV）特性

本文就氧化锌压敏电阻器的工频过电压特性（以下称TOV特性）的重要性、正确表征和影响因素展开讨论。提出TOV特性应以TOV幅值及对应的耐受时间来表述,称为TOV耐受时间特性,作为给SPD应用的氧化锌压敏电阻器的设计应用资料,则应提供两个数据,一是TOV耐受时间特性,二是暂态过电压施加时温度随时间变化数据。氧化锌压敏电阻器的TOV耐受时间特性,直接与耐受TOV能量的能力以及TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线相关,制约耐受TOV能量的能力的因素,是配方与工艺引起的晶相差异和结构的均匀性,以及热稳定性。TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线,除了受配方与工艺影响外,还受工作历史的影响。电阻体均匀性好的TOV特性好,而TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线非线性差或电压正温度数引起加载TOV时电流变小,可以提高TOV耐受时间。     

ZnO压敏电阻在8/20μs脉冲电流作用下的动态伏安特性分析

测量及分析了ZnO压敏电阻在8/20μs脉冲电流作用下的动态伏安特性。ZnO压敏电阻的动态伏安特性曲线显示,电流上升曲线与电流下降曲线不重合,电流上升过程对应的电压高于电流下降过程对应的电压。分析认为,这种现象与ZnO压敏电阻在脉冲电压作用下的转移特性有关,并应用空穴诱导隧道击穿理论解释了这一现象产生的机制。     

纳米Gd2O3掺杂对WO3基陶瓷电学行为的影响

采用传统电子陶瓷工艺制备纳米Gd2O3掺杂的WO3陶瓷,对其电学行为进行研究,分析了显微结构与其电学行为的关系。结果表明,小剂量的纳米Gd2O3掺杂能明显改善WO3陶瓷的非线性电学特性,这种影响被认为是元素替代和由此而引起的晶粒尺寸减小共同作用的结果。当掺杂量为50(摩尔分数,下同)时,Gd2O3和WO3发生固相反应生成Gd2(WO4)3相,该相导致WO3相减少甚至消失,这是导致WO3陶瓷非线性电学行为消失的主要原因。