高体绝缘强度氧化锌的脉冲高电压损伤机理研究

项目名称： 高体绝缘强度氧化锌的脉冲高电压损伤机理研究

项目编号： No.U1330120

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 郑嘹赢

作者单位： 中国科学院上海硅酸盐研究所

项目金额： 86万元

中文摘要： ZnO陶瓷变阻器具有优异的电流-电压非线性和纳秒快响应特性的半导体器件，近年来已成为高技术系统、民用轨道交通、超高压输电网等领域的关键电路保护部件，是军民二用关键器件。氧化锌变阻器的大电流密度和超高梯度在机制上互相制约，成为氧化锌变阻器应用中的一对矛盾。在高脉冲电压和大的电流密度作用下的材料失效，影响超高梯度ZnO变阻器的使用寿命和可靠性。因此明确材料在高电压、大电流作用下的热损伤机理，提高超高梯度氧化锌变阻器材料的设计水平，具有重要的研究意义。 项目拟通过对影响氧化锌陶瓷在高电压脉冲下的微观结构、缺陷和失稳、失效物理机制的研究，明确在高电压、大电流作用下热、机械损伤物理机制，建立超高电位梯度氧化锌变阻器在高电压脉冲下热损伤破坏模型和相结构演变规律，进一步提高高体绝缘强度氧化锌变阻器的大电流通过能力和脉冲电压稳定性，为我国高技术领域提供高质量变阻器。

中文关键词： 氧化锌变阻器；高梯度；非线性；失效；

英文摘要： Recent years, owing to its excellent nonlinear I-V and nanosecond fast response characteristics, the semiconductor ZnO varistors has become the key protection components in high technology system , civil track traffic, supergrid and other areas. There is a pair of contradiction of large current density and high gradient restricting the application of ZnO varistors. Under the high pulse voltage and large current density, the failure of breakdown influences the life and reliability for high gradient ZnO varistor. The materials design, damage mechanism in high voltage and high current of the varistors should be raised and has important significance. The project proposed the research of the microscopic structure, defects and instability and failure mechanism in high voltage pulse. The mechanism of thermal， mechanical damage will be illustrated under the high voltage and high current pulse. The damage model and phase structure evolution law will also be raised. Furthermore, the varistors with higher body insulation strength, large current ability and stability under high voltage pulse will be developed.

英文关键词： ZnO varistor；high gradient；non-linear；failure；