Sinkkioksidivaristorit ylijännitesuojaimille

Sinkkioksidivaristorit ovat puolijohdetuotteita, joilla on symmetriset epälineaariset virta-jännite-ominaisuudet (CVC). Tällaisia ​​varistoreita käytetään eniten. ylijännitesuojassa (SPN), erityisesti sähkölaitteiden suojaamiseen ukkoselta ja kytkentäpiikeiltä. Tietoja tämän laitteen parametreista ja ominaisuuksista - alla julkaistussa artikkelissa.

Sinkkioksidivaristori (OZV) on epälineaarisen ylijännitesuojan (SPD) suunnittelun pääasiallinen työskentelyelementti, joten varistorin sähköisille ominaisuuksille asetetaan lisääntyneitä vakausvaatimuksia eri vaikuttavien tekijöiden vaikutuksesta.

Varistorien on siis kestettävä ikääntymistä, kun ne altistetaan jatkuvalle käyttöjännitteelle, kyettävä hajaamaan vapautunut energia tiettyjen virtapulssien kulun aikana ja rajoittamaan jännite turvalliseen arvoon ylijännitteiden sattuessa.

Sinkkioksidipohjaisten rajoittimien varistorien kehittämistä koskeva tutkimus ja kehitys alkoi jo 1980-luvulla All-Russian Electrotechnical Instituten suojalaitteiden osastolla.

pääparametrit

Ylijänniterajoitin epälineaarinen — sähkölaite, joka on suunniteltu suojaamaan sähkölaitteiden eristystä salamoilta ja kytkentäpiikeiltä.

Näiden laitteiden etuna on, että niissä ei ole kipinöitä. Tällaiset laitteet voivat rajoittaa sekä salama- että kytkentäpiikkejä minkä tahansa jänniteluokan sähköasennuksissa ja ovat erittäin luotettavia.

Ylijännitesuoja on sarjaan kytkettyjen yksittäisten varistoreiden pylväs, ja sen pääparametrit ovat samanaikaisesti erittäin epälineaaristen varistorien parametreja.

Sinkkioksidivaristoreilla, jotka ovat ylijännitesuojainten pääelementti, on korkeat vaatimukset virta-jännite-ominaisuuden stabiiliudelle. Koska varistorit ovat jatkuvasti jännitteen alaisia, niillä on myös korkeat vaatimukset lämpöstabiiliudelle.

Yksi tärkeimmistä parametreista on jäännösstressiä, joka määritellään rajoittimen (varistorin) maksimijännitearvoksi, kun tietyn amplitudin ja -muotoiset virtapulssit kulkevat sen läpi.

Selvyyden vuoksi on tapana työskennellä suhteellisten arvojen kanssa, ts. ottaa huomioon jäännösjännitteet suhteessa jäännösjännitteeseen tietyllä virtapulssilla (esimerkiksi 500 A:n virtapulssilla 8/20 μs).

Toinen tärkeä parametri, joka luonnehtii pysäyttimen kykyä absorboida ylijännitteiden kytkentäenergiaa ilman vaurioita, on läpijuoksuvaristorien kyky toistuvasti (yleensä 18-20 kertaa) kestää tietyn amplitudin ja keston (yleensä 2000 μs) virtapulsseja rikkomatta ja muuttamatta niiden ominaisuuksia.

Suorituskyky on valmistajan määrittelemä 2000 μs:n suorakulmaisen virtapulssin (läpivirtausvirta) maksimiarvo. Pysäyttimen on kestettävä 18 tällaista vaikutusta niiden hyväksytyssä käyttöjärjestyksessä ilman suorituskyvyn heikkenemistä. Ylijännitesuojat on jaettu luokkiin kapasiteetin mukaan. Ominaispulssienergia vastaa jokaista luokkaa.

Lopuksi, nykyaikaisten sinkkioksidivaristoreiden tärkeä ominaisuus on stabiilisuus pitkäaikaisessa vaihtojännitteessä.

Kiihdytettyjen ikääntymistokeiden aikana varistoreiden tehohäviöiden (P) riippuvuuden tulisi olla pienenevä vaihtojännitteen altistusajasta (t) korotetussa lämpötilassa. Tällaiset "vanhenemattomat" varistorit mahdollistavat pidemmän käyttöiän samoissa olosuhteissa verrattuna "vanhenevia" varistoreita käyttäviin rajoittimiin.

Varistorien valmistus

Varistorit niillä on epälineaarinen virta-jännite-ominaisuus, joka johtuu materiaalin, josta ne koostuvat, puolijohtavista ominaisuuksista. Nämä ominaisuudet määrittävät varistorin mikrorakenteen ominaisuudet ja sen materiaalin kemiallinen koostumus.

Pienikin muutos varistorin materiaalin muodostavien elementtien suhteessa tai pienen määrän uusia epäpuhtauksia lisääminen voi johtaa merkittävään muutokseen sen virta-jännite-ominaisuuksissa ja muissa sähköisissä parametreissa.

Varistorien mikrorakenteeseen ja sähköisiin ominaisuuksiin vaikuttavat myös muutokset varistorin valmistusprosessissa. Laadukkaiden varistorien saamiseksi niiden tuotannon teknologisen prosessin kaikkien indikaattoreiden vakaus on erittäin tärkeää.

Sinkkioksidivaristorit valmistetaan keraamitekniikalla. On kuitenkin olemassa useita ominaisuuksia, jotka johtuvat siitä, että puolijohdekeramiikassa sähköisiä ominaisuuksia eivät määrää mikrorakenteen pääkomponentti (kiteet), vaan kiteiden väliset rajat. Siksi epälineaaristen puolijohteiden tuotannossa keraamitekniikalla asetetaan kaksi päätehtävää.

Ensinnäkin on varmistettava paistetun materiaalin tiheä rakenne minimaalisella huokoisuudella. Toiseksi on tarpeen luoda rakeiden välinen estekerros.

Sulkukerros on kontakti kahden vierekkäisen kristalliitin välillä, joiden pinnat sisältävät paikallisia elektronisia tiloja, jotka on luotu dopingin ja adsorption avulla. Siksi varistoritekniikan on täytettävä useita puhtautta, lähtömateriaalien hajoamista ja jauheen sekoitusjärjestelmää koskevat erityisvaatimukset. Lähtöaineina käytetään jauheita, joiden perusainepitoisuus on vähintään 99,0 - 99,8 %.

Panos (lähtöaineiden seos) koostuu pääasiassa sinkkioksidista, johon on lisätty erilaisia ​​metallioksideja. Varattujen materiaalien homogenointi ja sekoitus tislatun veden kanssa suoritetaan dispergointimyllyissä ja pallomaisissa tynnyreissä.

Tietyllä liukupitoisuudella sen viskositeettia ohjataan viskosimetrillä.Lietekuivaus ja rakeistus suoritetaan sumutuskuivaimessa optimaalisella toimintatavalla, josta saadaan puristusjauheen rakeita, joiden koko on 50 - 150 mikronia. Tässä vaiheessa jauheen raekokoa, kosteuspitoisuutta ja juoksevuutta valvotaan. Varistorit puristetaan hydraulipuristimella.

Puristimien on täytettävä tietyt tiheyden, mittojen ja tason yhdensuuntaisuuden vaatimukset. Puristetuille kappaleille suoritetaan esipoltto sideaineen poistamiseksi ja lopullinen poltto, jonka aikana muodostuu potentiaaliesteet ja välivaihe.

Poltto tapahtuu kammiouuneissa. Lopullisen polton jälkeen osat hiotaan, päätypinnalle levitetään metallointi ja sivupinnalle erityinen pinnoite.