压敏电阻冲击特性及性能劣化的实验研究

氧化锌（Zinc Oxide, ZnO）压敏电阻以其优异的电压电流非线性特性，被广泛的应用到了电子信息、通信、航空航天以及智能电网等各个领域。ZnO压敏电阻虽然长期工作在交流电压环境，但受到外部大气过电压和内部操作过电压的影响，不可避免地受到各种不同电气参数的冲击电流的影响。压敏电阻的冲击特性是防护性能的重要指标，而冲击特性的劣化影响到压敏电阻雷电防护的安全性。

IEC6143-11进行了浪涌防护器（Surge Protection Devices，简称SPD）的分类，规定了Ⅰ类SPD试验的10/350冲击电流波，Ⅱ类SPD试验的8/20冲击电流波以及III类SPD试验的组合波。UL1449-14对SPD的冲击试验也进行了的规定。但不同试验标准其试验规范也不尽相同，比如EC 61643-11和UL1449-14对组合波波形参数的容许偏差就存在比较大的差异；另外，关于压敏电阻的能量耐受试验，不同的标准甚至采用不同的波形进行试验，包括2ms方波、10/1000冲击电流波。

压敏电阻的冲击试验包括冲击特性和冲击劣化寿命的测试，对于冲击特性试验，国际电工委员会以及国家标准中均明确规定冲击电流的波形包括8/20和10/350冲击电流波，但冲击电流发生回路的源阻抗特征并没有明确规定；而对对能量耐受试验，没有强制规定冲击电流波形。事实上，压敏电阻在雷电流冲击条件下所受到的影响和破坏程度不仅与雷电流的参数有关，与冲击回路源的阻抗以及测试流程关系密切，这就导致不同的检测机构、不用制造和应用单位测得的结果没有办法相互进行比较，无法据此来指导压敏电阻的配方、工艺及应用的研究。另一方面，压敏电阻的冲击寿命通常采用压敏电压变化±10%作为寿命终止的判据，而且认为冲击寿命测试可以用不同持续时间的冲击电流波按照冲击能量进行外推等效，但是不同波形参数的冲击电流波引起的压敏电阻的劣化机制是否相同也没有太多的文献报到。

因此，开展不同冲击电流测试条件对压敏电阻劣化规律的研究，通过对压敏电阻相关特性进行测量，得出判断压敏电阻劣化的最佳参量以及压敏电阻的劣化规律，并在此基础之上对压敏电阻的冲击寿命进行预测，为压敏电阻测试的规范化以及寿命评估提供理论和实验基础，具有一定的理论意义与工程应用价值。