[发明专利]基于频域介电谱的氧化锌压敏电阻老化状态无损检测方法

说明书

本发明公开一种基于优化的频域介电谱的氧化锌压敏电阻老化状态无损检测方法，包括：1)设定温度间隔，测量氧化锌压敏电阻在高温下电容C的频域响应特性；2)计算并绘制与频率f的关系谱图(角频率ω＝2πf)；3)取不同温度T下的谱图中的极值频率f_m，绘制出纵坐标为lnf_m，横坐标为1000/T的谱图，并通过线性拟合计算其活化能，活化能对应氧化锌压敏电阻晶界处的界面态能级。本发明通过测量氧化锌压敏电阻高温下电容的频域响应特性，采用一种新的表征方法，将界面态电子陷阱弛豫信号从直流电导掩盖中提取出来，并将界面态电子陷阱弛豫活化能作为氧化锌压敏电阻老化状态的评价参数。本发明对测试试样无损伤，是评估氧化锌压敏电阻老化状态的有效手段。

技术领域

本发明属于电气工程压敏陶瓷领域，特别涉及一种氧化锌压敏电阻老化状态无损检测方法。

背景技术

在工程应用中，氧化锌压敏电阻的老化会影响到电力运行的可靠性、稳定性。随着老化程度的进一步加深，压敏陶瓷有可能会被热或电击穿，从而给电力设备的运行带来重大的安全隐患。目前对老化状态的评估大多采用电压-电流特性的测试及非线性系数和泄漏电流等参数。但这些参数仅仅表现出宏观的老化特征却未从微观角度分析老化的原因。

氧化锌压敏电阻老化过程中电性能的劣化是由于微观上晶界的肖特基势垒的降低导致，而肖特基势垒是由带正电荷的施主离子组成的耗尽层及带负电荷的界面态构成。无论是由于带正电荷的锌填隙离子由耗尽层向界面迁移从而中和界面处带负电荷的离子还是氧在界面的解吸附，都能表现为老化后界面态的变化。

对氧化锌压敏电阻的频域响应分析集中在低温范围的两个弛豫过程上。这两个弛豫过程的起源是晶界区耗尽层的锌填隙和氧空位。但氧化锌压敏电阻的界面态频域响应存在于更高温或更低频的条件下，而高温和低频响应中直流电导分量的大幅升高，往往掩盖其中的弛豫过程，因此少有对氧化锌压敏电阻的高温弛豫过程的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于优化的频域介电谱的氧化锌压敏电阻老化状态无损检测方法，可以从氧化锌压敏电阻老化的微观起因对其老化状态进行检测。

为达到以上目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于优化的频域介电谱的氧化锌压敏电阻老化状态无损检测方法，包括以下步骤：

1)设定温度间隔，测量氧化锌压敏电阻在高温下电容C的频域响应特性；

2)计算并绘制与频率f的关系谱图；

3)取不同温度T下的谱图中的极值频率f_m，绘制出纵坐标为lnf_m，横坐标为1000/T的谱图，并通过线性拟合计算其活化能，活化能对应氧化锌压敏电阻晶界处的界面态能级。

进一步的，随着氧化锌压敏电阻老化程度的加深，其界面态电子陷阱弛豫的活化能逐渐降低；通过步骤3)获得氧化锌压敏电阻晶界处的界面态能级反应氧化锌压敏电阻老化状态。

进一步的，步骤1)中设定的温度间隔为10℃。

进一步的，步骤1)中所述高温指120℃。

进一步的，与频率f的关系谱图中，角频率ω＝2πf。

进一步的，与频率f的关系谱图中在10³Hz频率下存在一个极值点。

进一步的，随着氧化锌压敏电阻老化程度的加深，其界面态电子陷阱弛豫的活化能从1.01eV逐渐降低到0.89eV。