[发明专利]高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层的制备方法

说明书

一种高通流容量的高梯度氧化锌压敏电阻高阻层的制备方法，包括坯体、高阻层，所述高阻层包裹于所述坯体外侧，所述高阻层配方包括ZnO、Fe₂O₃、Bi₂O₃、Sb₂O₃、SiO₂、MnO₂、Li₂CO₃、Ni₂O₃，所述坯体为氧化锌压敏电阻坯体，所述坯体的配方包括ZnO、Fe₂O₃、Bi₂O₃、Sb₂O₃、SiO2、MnO₂、Li₂CO₃、Ni₂O₃。其有益效果是：增加压敏电阻的机械强度，防止出现裂纹和闪络现象，既能增加压敏电阻本体侧面的绝缘强度，又不影响本体的通流面积。

技术领域

本发明涉及电子元件领域，特别是一种高梯度氧化锌压敏电阻高阻层的制备方法。

背景技术

通过生产实践总结出高阻层对电阻片的各种性能有着直接的影响，尤其对电阻片的残压比、方波容量和大电流的影响最为显著。在国标GB11032-2010《交流无间隙金属氧化物避雷器》中，对标称放电电流分别为5kA和10kA的避雷器，要求具有承受两次4/10μs大电流冲击耐受的能力，冲击电流峰值分别要求为65kA和100KA。高性能的氧化锌避雷器中氧化锌压敏电阻的电压梯度E1mA被提高，缩短了压敏电阻片两电极间的距离。在氧化锌压敏电阻的电流反转区，随着冲击电流幅值的增大，在电极半径保持不变的情况下，电极边缘的电流集中程度就越高，最终导致了压敏电阻阀片边缘的损坏。

在配方开发过程中，测试样品在冲击电流幅值5kA，冲击电流波形8/20μs下的残余电压时，也频现电阻片圆周边缘的闪络现象。针对新开发压敏电阻配方制作的ZnO压敏电阻阀片，适当提高侧面的绝缘水平，防止ZnO压敏电阻阀片的侧面闪络，是充分发挥压敏电阻阀片性能的辅助措施之一，也是研制、生产高性能氧化锌阀片的关键之一。

目前，普遍采用增加ZnO压敏电阻侧面圆周上的电阻值，改变压敏电阻上下表面电极边缘电流分布的方式。

在工业应用中ZnO压敏电阻片的侧面圆周涂覆一种电阻值极高的绝缘材料，这种绝缘材料是一种由无机绝缘材料和有机结合剂以及相应的溶剂混合而成的浆料。在氧化锌压敏电阻坯体排结合剂完成后，涂覆在压敏电阻的侧面圆周，在烧结炉中与压敏电阻本体一同烧结成一体的高阻值绝缘材料，又称高阻层。

氧化锌压敏电阻侧面高阻绝缘层受到浆料配制成份的影响较大。根据相关研究，在浆料配制时，如果不添加ZnO，则在浆料和本体一同烧结的过程中，尖晶石和Zn2SiO4仅在靠近压敏电阻片本体的接触面上形成，若浆料涂覆过厚，则在烧结完成后，会出现高阻层剥离脱落现象，所以配制的高阻层浆料，必须能够和本体发生一定程度的反应，而又不涂覆过厚，才有可能使高阻层发挥作用。

高阻层厚度与烧结工艺也影响着ZnO压敏电阻的电气性能。在高阻层浆料配方中，添加ZnO，解决高阻层浆料涂覆过厚带来的弊端。高阻层的研制还要考虑与ZnO压敏电阻本体是否具有同步的收缩率。在烧结过程中，若高阻层浆料的收缩率大于压敏电阻本体的收缩率，则在2ms方波电流筛选过程中，在电阻片第一次承受大电流冲击后，电阻片温度急剧升高到100℃以上，处于张应力状态的高阻层因耐受不住这种热冲击而使表面胀裂形成难以观察到的微裂纹。

高阻层浆料由于添加的成份不同，在与本体共同烧结时，绝缘层渗透到压敏电阻本体的深度也有不同，渗透的深度越深，压敏电阻的有效通流面积就越小，压敏电阻的残压要比不涂该高阻层时高，这也是涂覆渗透性强的高阻层的弊端。