[发明专利]一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气元器件性能测试，具体涉一种压敏电阻超快电脉冲响应测试系统和方法。

背景技术

压敏电阻具有非线性优良、响应时间快、功耗低、通流容量大和性价比高等优点，广泛应用于高压、超高压电网及高压电力设备等电力系统电路和信息系统、控制系统的电子线路，对雷电过电压、操作过电压、静电放电及噪声脉冲等进行过电压抑制，起到稳压和瞬态过电压保护的作用。压敏电阻安全可靠性是一切应用的前提，对于压敏电阻脉冲电信号响应特性，多集中于对雷击冲击电流8/20μs脉冲和非标准陡波冲击电流脉冲响应的研究。

目前的测试方法大致有以下几种：

（1）采用脉冲电压提供电脉冲的压敏电阻脉冲激励响应性能测试；（参见2010年第59卷第8期《物理学报》尹桂来等发表的“ZnO压敏陶瓷冲击老化的电子陷阱过程研究”一文）

（2）采用断路开关和电感储能装置提供电脉冲的压敏电阻脉冲激励响应性能测试；（参见2011年第15期《低压电器》孙伟等发表的“ZnO压敏电阻在8/20μs脉冲电流作用下的动态伏安特性分析”和2007年第33卷第4期《高电压技术》魏斌等发表的“超导磁体脉冲冲击下MOV的破坏特性微观分析ZnO压敏陶瓷冲击老化的电子陷阱过程研究”）

（3）采用空气隙放电开关提供电脉冲的压敏电阻脉冲激励响应性能测试。（参见2004年第23卷第4期《电子元件与材料》卢振亚等发表的“ZnO压敏元件雷电流冲击试验残压波形分析”一文）

上述测试方法存在如下不足：

（1）电脉冲激励前压敏电阻所承担电压几乎为零。过压保护应用中，压敏电阻是在加载一定电压下接受电脉冲激励的。实际上，在不同的偏置电场中，压敏电阻材料性质存在一定差异，例如ZnO压敏陶瓷在直流偏置下晶界势垒中的一些空穴将被电子占据，势垒宽度变窄，隧道击穿几率变大。

（2）采用电子学原理工作的脉冲发生器和空气隙放电开关所产生的电脉冲信号的上升时间和脉冲宽度存在局限性，难以产生上升时间为纳秒、亚纳秒和皮秒量级的电脉冲，难以产生脉冲宽度为纳秒、亚纳秒和皮秒量级的电脉冲，无法产生同时满足上升时间和脉冲宽度在上述量级的电脉冲。

（3）现有研究资料表明，电脉冲激励下ZnO压敏电阻在势垒击穿时输出电流中含有容性电流和传导电流，电导电流较容性电流存在时延。但是未见有精确的含有容性电流和电导电流的完整复合波形的测试结果报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置，以解决现有压敏电阻脉冲测试技术中电脉冲激励前压敏电阻无直流偏置，直流偏置下无法向压敏电阻提供电脉冲激励以及缺少能够输出上升沿和脉冲宽度均为纳秒、亚纳秒或皮秒量级脉冲源的问题。

本发明的另一个目的在于提供所述压敏电阻超快电脉冲响应的测试方法。

本发明目的是这样实现的，一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置，包括直流电源、激光器、光电导开关和压敏电阻，所述光电导开关与所述压敏电阻串联，所述直流电源串联保护电阻为储能装置供电且所述储能装置与所述保护电阻的接点与所述光电导开关连接，所述压敏电阻与取样电阻连接且其接点通过衰减器与存储示波器连接；所述激光器为纳秒或皮秒脉冲激光器。

所述光电导开关并联有分压电阻。

所述储能装置为容性储能元件，能储存足够电能满足光电导开关的完整导通放电过程。

所述取样电阻为同轴传输线50欧姆匹配电阻或纯阻性电阻，衰减器为同轴衰减器，通过Q9端口同轴线传输线与存储示波器相连。

本发明的另一个目的是这样实现的，所述压敏电阻超快电脉冲响应测试系统的测试方法，用直流电源供电，用脉冲激光器照射光电导开关激励压敏电阻，通过取样电阻和示波器测量所述压敏电阻的输出特性。

通过光电导开关并联分压电阻调节电脉冲激励前所述压敏电阻的直流分压。

具体包括如下步骤：

1）在取样电阻上串联电流表，在光电导开关暗态下测量电路的直流伏安特性，得到电脉冲激励前压敏电阻直流偏置电压的定标曲线；

2）移除所述电流表，控制激光器输出激光脉冲触发光电导开关产生超快电脉冲激励压敏电阻，压敏电阻输出上升沿和脉冲宽度均为纳秒量级的超快电脉冲信号，通过示波器记录电脉冲波形，得到压敏电阻超快电脉冲响应特性表征。

本发明具有如下有益效果：