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氧化锌压敏电阻伏安特性的劣化机理

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  • 更新日期:2020-08-10 11:39
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详细介绍
本文着力解决氧化锌压敏电阻器势垒劣化与大电流区伏安特性无明显劣化的问题,提出氧化锌压敏电阻器在不同的电压下,电致伸缩效应和电流热效应引起晶界势的动态变化。

氧化锌压敏电阻器由松下公司发明并于1968年量产化以来,关于其在连续工作电压下和脉冲冲击下的老化特性及老化机理作了很多的研究[1~3,7,9]。目前被普遍认可的是晶界离子迁移说(填隙锌离子、氧空位、铋离子等),晶界离子迁移导致晶界势垒畸变降低,压敏电压降低,漏电流变大,非线性指数降低,(1) 连续直流电压和单极性脉冲电流作用时,晶界离子迁移引起正偏肖特基势垒降低比反偏肖特基势垒降低多,与施加电场方向相反变化大,正向变化小不对称变化明显;(2) 连续交流电压作用时,两个方向的肖特基势垒降低程度相当,不对称变化不明显。

作者曾提出[9],压敏电阻的老化机理中,晶界中的离子迁移、电致伸缩效应和电流冲击引起的温度冲击的综合作用,各种作用影响程度随加电时间、次数和电流幅度而增加。(1) 离子迁移使势垒降低,电致伸缩使势垒增高,温度冲击使势垒增高但破坏晶界的绝缘使漏电增加。(2) 加电时间短或冲击电流幅度小(次数少),电致伸缩和温度冲击引起的势垒增高主导;加电时间长或冲击电流幅度大(次数多),离子迁移引起的势垒降低主导。(3) 单极性加电时,电场在反偏势垒分配多,反偏势垒增高多、降低少,正偏势垒相反,呈极性变化,变化后正向大于反向。(4) 各因素影响VA特性区段不同,会发生压敏电压增大同时漏电流增大的情况。(5) 电致伸缩不可逆时才引起势垒增高,电致伸缩有滞后效应。

虽然现有的老化机理能够解释得比较充分,但它并不能解释全部现象。尤其之前都在回避的大电流区无明显劣化的问题。本文从压敏电阻器的伏安特性劣化现象出发,提出压敏电阻势垒动态特性的假设,以图完善压敏电阻的老化机理,解释压敏电阻器全部区段伏安特性的劣化与势垒的的关系。

这时特别指出,本文只考虑势垒劣化的模式,不探讨势垒完全击穿短路的劣化模式。

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