Figure 5.18 Dependence of ZnO resis

Figure 5.18 Dependence of ZnO resistivity on frequency. (Courtesy of LEVINSON, L.M., and PHILIPP, H.R.: ‘Long time polarization currents in metal oxide varistors’, J. Appl. Phys., 1976, 47, (7), pp. 3177–3181)
varied only by a factor of ten. The immediate consequence of this behaviour would be a strong frequency dependence of the resistance in a parallel R–C circuit representation. Accordingly, the equivalent parallel resistivity decreases with increasing frequency (Figure 5.18). At low frequencies, the resistivity was mainly attributed to the resistance of the intergranular layer, which is very high compared with the grains resistance. At higher frequencies, however, it was supposed that the intergranular resistance fell to the low limiting value representing the grains resistance. Apeak in loss angle accompanied by a fall in permittivity is a common dielectric behaviour but the Maxwell–Wagner model [118], which is used to explain the dielectric behaviour of inhomogeneous solids and polycrystalline semiconductors, fails to account for the decreasing parallel resistivity with increasing frequency. The highly disordered intergranular layer and the existence of interface states and electron traps are thought to be the cause of the model failure. The loss angle peak can be interpreted as being caused by electron trapping [119]. Although of great importance, the above-published data were obtained from experiments performed in order to examine the basic physics of these materials in which the samples studied were of very small size (thickness = 2 mm, diameter = 0.3–2 cm) and the voltages were very low (up to 10 V). Consequently, fewer problems were encountered in generating the voltages and measuring the physical characteristics. The dangers of extrapolating and scaling the properties of such non-linear materials are clear, since different phenomena may appear in large samples

Figure 5.19 Frequency dependence of ZnO V –I curve and with very high voltages which would be more characteristic of elements used in surge arresters in power systems.

The first high voltage variable frequency test results on ZnO elements [120, 121], which used frequencies between 30 and 106 Hz, showed a rapidly falling dissipation factor up to 1 kHz and a decreasing capacitance with increasing frequency in the high frequency range above 10 kHz. Subsequent research [132] showed the dependence of the V –I curve (Figure 5.19) and power consumption in ZnO surge arrester blocks. Such data yielded decreasing material resistance, capacitance and dissipation factor with increasing frequency.
5.8.3 Impulse response
There is now an extensive published literature on the response of the ZnO material and complete surge arresters to impulse currents of different magnitudes and shapes.Unlike in the prebreakdown region, the resistive current dominates for impulse currents in the kiloampere range.
5.8.3.1 Initial voltage overshoot
One peculiar observation in the ZnO fast transient response, which was observed by many investigators, is the initial spike/overshoot measured on the residual voltage (Figure 5.20). Careful studies linked this phenomenon to circuit inductance [120], the impulse rate of rise [122, 123], the impulse amplitude [124], the nature and amount of additives [125], the preinjection of carriers (using a double impulse technique) [125, 126], the value of the non-linearity coefficient and the difference in the rate of harge accumulation at the electron and hole traps located at the interface of the grain and intergranular layer [127]. This type of overshoot is, however, not observable on SiC material [127, 128]. This leads to the attribution of the overshoot to ZnO material,

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

รูปที่ 5.18 พึ่งพาของ ZnO ความต้านทานความถี่ในการ (ความเลวินสัน L.M. และ ฟิลลิป H.R.: 'นานเวลาโพลาไรซ์กระแสในโลหะออกไซด์ varistors', J. ใช้กายภาพ 1976, 47, (7), นำ 3177 – 3181)
แตกต่างกัน โดยตัวคูณสิบเท่า สัจจะทันทีของพฤติกรรมนี้จะเป็นความถี่ที่เข้มแข็งพึ่งพาของความต้านทานในตัวแทนวงจร R-C ขนาน ตาม ความต้านทานขนานที่เทียบเท่าลดลงพร้อมเพิ่มความถี่ (รูป 5.18) ความถี่ต่ำ ความต้านทานที่ถูกส่วนใหญ่เป็นบันทึกความต้านทานของชั้น intergranular ซึ่งสูงมากเมื่อเทียบกับความต้านทานธัญพืช ที่สูงกว่าความถี่ อย่างไรก็ตาม มันสมควรที่ ต้านทาน intergranular ตกค่าจำกัดต่ำสุดแสดงถึงความต้านทานธัญพืช Apeak ในมุมขาดทุนมาพร้อมกับฤดูใบไม้ร่วงใน permittivity เป็นพฤติกรรมเป็นฉนวนทั่วไปแต่รูปแบบแมกซ์เวลล์วากเนอร์ [118], ซึ่งถูกใช้เพื่ออธิบายพฤติกรรมเป็นฉนวนของแข็งที่ใช้งานและคอิเล็กทรอนิกส์ ไม่บัญชีสำหรับความต้านทานขนานลดลงพร้อมเพิ่มความถี่ ชั้น intergranular disordered สูงและการดำรงอยู่ของอินเทอร์เฟซสำหรับอเมริกาและอิเล็กตรอนกับดักคิดว่า เป็น สาเหตุของความล้มเหลวในรูปแบบ คมุมขาดทุนสามารถตีความเป็นการเกิดจากอิเล็กตรอนกับดัก [119] แม้ว่าของสำคัญยิ่ง ข้อมูลประกาศข้างต้นได้รับมาจากการทดลองทำเพื่อตรวจสอบพื้นฐานฟิสิกส์ของวัสดุเหล่านี้ตัวอย่างที่ศึกษามีขนาดเล็กมาก (ความหนา = 2 มม. เส้นผ่าศูนย์กลาง = 0.3 – 2 เซนติเมตร) และแรงดันต่ำมาก (สูงถึง 10 V) ดังนั้น ปัญหาน้อยพบ ในการสร้างแรงดันวัดลักษณะทางกายภาพ อันตรายของ extrapolating และปรับคุณสมบัติของวัสดุดังกล่าวไม่ใช่เชิงเส้นชัดเจน เนื่องจากปรากฏการณ์ต่าง ๆ อาจปรากฏในตัวอย่างขนาดใหญ่

พึ่งพาความถี่ 5.19 รูปของ ZnO V – ผมเส้นโค้ง และ มีแรงดันสูงมาก ซึ่งจะเป็นลักษณะเพิ่มเติมองค์ประกอบที่ใช้ใน arresters กระแสในระบบไฟฟ้า

แรกแรงดันสูงตัวแปรความถี่ผลทดสอบกับ ZnO องค์ประกอบ [120, 121], ซึ่งใช้ความถี่ระหว่าง 30 และ 106 Hz พบกระจายตัวลดลงอย่างรวดเร็วถึง 1 kHz และค่าความจุลดลงพร้อมเพิ่มความถี่ในช่วงความถี่สูงเหนือ 10 kHz ต่อมางานวิจัย [132] แสดงให้เห็นการพึ่งพาของ V – ผมเส้นโค้ง (รูปที่ 5.19) และไฟใน ZnO คลื่น arrester บล็อก ข้อมูลดังกล่าวให้ผลลดวัสดุต้านทาน ค่าความจุและกระจายปัจจัยพร้อมเพิ่มความถี่ขึ้น
5.8.3 ตอบสนองกระแส
มีขณะนี้การเผยแพร่วรรณกรรมในการตอบสนองของ arresters คลื่นสมบูรณ์ และวัสดุ ZnO จะกระแสกระแส magnitudes ต่างกันและรูปทรงไม่เหมือนกับในภาค prebreakdown ปัจจุบันหน้ากุมอำนาจสำหรับกระแสกระแสใน kiloampere ช่วง
5.8.3Overshoot แรงดันเริ่มต้น 1
สังเกตแปลกหนึ่งใน ZnO รวดเร็วตอบสนองแบบฉับพลัน ซึ่งถูกตรวจสอบ โดยนักสืบหลาย สไปค์/overshoot เริ่มต้นวัดบนแรงดันไฟฟ้าส่วนที่เหลือ (รูป 5.20) ระมัดระวังการศึกษาเชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้กับวงจร inductance [120] อัตรากระแสเพิ่มขึ้น [122, 123], คลื่นกระแส [124], ธรรมชาติ และจำนวนสาร [125], preinjection ของสายการบิน (ใช้เทคนิคกระแสคู่) [125, 126], ค่าสัมประสิทธิ์ไม่แบบดอกไม้และความแตกต่างในอัตราการสะสม harge กับดักหลุมและอิเล็กตรอนที่อยู่อินเทอร์เฟซของเมล็ดข้าวและ intergranular ชั้น [127] Overshoot ชนิดนี้ อย่างไรก็ตาม ไม่ได้ observable บนวัสดุ SiC [127, 128] นี้นำไปสู่การแสดงที่มาของ overshoot กับวัสดุ ZnO,

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

รูปที่ 5.18 การพึ่งพาอาศัยของซิงค์ออกไซด์ต้านทานกับความถี่ (มารยาทของ LEVINSON, LM และ PHILIPP, HR.:. ยาวกระแสขั้วเวลาในวาริสเตอร์โลหะออกไซด์ ', เจ Appl สรวง 1976, 47, (7), pp 3177-3181).
แตกต่างกันโดยมีปัจจัยมาจากเพียง สิบ ผลที่ตามมาในทันทีของพฤติกรรมนี้จะพึ่งพาความถี่ที่แข็งแกร่งของความต้านทานแบบขนาน R-C แทนวงจร ดังนั้นความต้านทานขนานเทียบเท่าลดลงด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้น (รูปที่ 5.18) ที่ความถี่ต่ำความต้านทานเป็นสาเหตุหลักในการต้านทานของชั้นขอบเกรนซึ่งเป็นที่สูงมากเมื่อเทียบกับความต้านทานธัญพืช ที่ความถี่สูง แต่มันก็ควรที่ต้านทานขอบเกรนลดลงต่ำค่า จำกัด ที่เป็นตัวแทนของความต้านทานธัญพืช Apeak ในมุมการสูญเสียพร้อมกับตกอยู่ในสภาพยอมเป็นพฤติกรรมอิเล็กทริกที่พบบ่อย แต่รูปแบบการแมกซ์เวล-แว็กเนอร์ [118] ซึ่งจะใช้ในการอธิบายพฤติกรรมอิเล็กทริกของของแข็ง inhomogeneous และเซมิคอนดักเตอร์ polycrystalline ล้มเหลวในการบัญชีสำหรับความต้านทานลดลงขนานกับที่เพิ่มขึ้น ความถี่ ชั้นขอบเกรนระเบียบสูงและการดำรงอยู่ของรัฐอินเตอร์เฟซและกับดักอิเล็กตรอนกำลังคิดว่าจะเป็นสาเหตุของความล้มเหลวของรูปแบบ ยอดเขาที่มุมการสูญเสียสามารถตีความได้ว่าเกิดจากการดักอิเล็กตรอน [119] แม้ว่าจะมีความสำคัญมากข้อมูลดังกล่าวข้างต้นตีพิมพ์ที่ได้รับจากการทดลองดำเนินการเพื่อตรวจสอบฟิสิกส์พื้นฐานของวัสดุเหล่านี้ในการที่กลุ่มตัวอย่างที่ศึกษามีขนาดเล็กมาก (ความหนา = 2 มมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง = 0.3-2 เซนติเมตร) แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำมาก (ไม่เกิน 10 V) ดังนั้นปัญหาน้อยที่ต้องเผชิญในการสร้างแรงดันไฟฟ้าและการวัดลักษณะทางกายภาพ อันตรายจากการคะเนและปรับคุณสมบัติของวัสดุที่ไม่ใช่เชิงเส้นดังกล่าวมีความชัดเจนตั้งแต่ปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันอาจปรากฏขึ้นในกลุ่มตัวอย่างขนาดใหญ่รูปที่ 5.19 การพึ่งพาความถี่ในการซิงค์ออกไซด์ V-I โค้งและแรงดันไฟฟ้าที่สูงมากซึ่งจะมีลักษณะขององค์ประกอบที่ใช้ในการกระชาก กับดักในระบบไฟฟ้าแรงสูงผลการทดสอบความถี่ตัวแปรแรกในองค์ประกอบซิงค์ออกไซด์ [120, 121] ซึ่งใช้ความถี่ระหว่าง 30 และ 106 Hz, แสดงให้เห็นว่าปัจจัยการกระจายที่ลดลงอย่างรวดเร็วถึง 1 kHz และความจุที่ลดลงด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้นใน ช่วงความถี่สูงกว่า 10 เฮิร์ทซ์ การวิจัยต่อมา [132] แสดงให้เห็นว่าการพึ่งพาของเส้นโค้ง V-I (รูปที่ 5.19) และการใช้พลังงานในซิงค์ออกไซด์บล็อกคลื่นสายดิน ข้อมูลดังกล่าวให้ผลที่ลดลงความต้านทานวัสดุความจุและปัจจัยการกระจายที่มีความถี่เพิ่มขึ้น5.8.3 การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นขณะนี้มีเอกสารตีพิมพ์อย่างกว้างขวางในการตอบสนองของวัสดุซิงค์ออกไซด์และดักคลื่นที่สมบูรณ์เพื่อกระแสแรงกระตุ้นของขนาดแตกต่างกันและ shapes.Unlike ใน ภูมิภาค prebreakdown ปัจจุบันทานปกครองสำหรับกระแสแรงกระตุ้นในช่วง kiloampere 5.8.3.1 แรกแหกแรงดันหนึ่งสังเกตเฉพาะในซิงค์ออกไซด์ตอบสนองชั่วคราวอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นที่สังเกตโดยนักวิจัยจำนวนมากเป็นครั้งแรกเข็ม / แหกวัดแรงดันไฟฟ้าที่เหลืออยู่ ( รูปที่ 5.20) การศึกษาอย่างรอบคอบเชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้กับวงจรเหนี่ยวนำ [120] ที่อัตราการแรงกระตุ้นจากการเพิ่มขึ้น [122, 123] แรงกระตุ้นกว้าง [124] ธรรมชาติและปริมาณของสารเติมแต่ง [125] Preinjection ของผู้ให้บริการ (โดยใช้เทคนิคอิมพัลคู่ ) [125, 126] ค่าของค่าสัมประสิทธิ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นและความแตกต่างในอัตราการสะสม harge ที่อิเล็กตรอนและหลุมกับดักอยู่ที่อินเตอร์เฟซของเมล็ดข้าวและชั้นขอบเกรน [127] ประเภทของการแหกนี้ แต่ไม่ได้ติดตามใน SiC วัสดุ [127, 128] นี้นำไปสู่การกำหนดลักษณะของแหกวัสดุซิงค์ออกไซด์ที่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

รูปที่ 5.18 การพึ่งพาอาศัยกันของ ZnO ความต้านทานบนความถี่ ( มารยาทของเลวินสัน L.M . , และ , ฟิลิปป์ ฝ่ายบุคคล : ' นานเกิดกระแสโลหะออกไซด์วาริสเตอร์มี ' J . แอปเปิ้ล ว. . , 1976 , 47 , ( 7 ) , pp . 3177 ( ผู้ส่ง )
แตกต่างกันเพียงโดยปัจจัยที่สิบ ผลทันทีของพฤติกรรมนี้จะแข็งแรง ความถี่การพึ่งพาของความต้านทานในขนาน R และ C วงจรการเป็นตัวแทนตาม เทียบเท่าขนานความต้านทานลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ( รูปที่ 5.18 ) ที่ความถี่ต่ำ โดยส่วนใหญ่เกิดจากความต้านทานของชั้น ( ซึ่งสูงมากเมื่อเทียบกับเมล็ดพันธุ์ต้านทาน ที่ความถี่สูง อย่างไรก็ตามมันสมควรที่ความต้านทานลดลงไปต่ำ ( ค่าจำกัดเป็นตัวแทนของธัญพืช ความต้านทาน ที่อยู่ในแนวตั้งในการสูญเสียมุมพร้อมอยู่ที่ป้อนเป็นฉนวนทั่วไปพฤติกรรมแต่เวล– Wagner แบบ [ 118 ] ซึ่งถูกใช้เพื่ออธิบายพฤติกรรมของไดอิเล็กตริกของของแข็งและ inhomogeneous ผลึกสารกึ่งตัวนำไม่สามารถบัญชีสำหรับการลดขนานความต้านทานที่มีความถี่เพิ่มขึ้น ความไม่เป็นระเบียบ ( ชั้นและการดำรงอยู่ของรัฐ อินเตอร์เฟซและกับดักอิเล็กตรอนจะคิดว่าเป็นสาเหตุของรูปแบบความล้มเหลว การสูญเสียมุมสูงสุดสามารถตีความเป็นเกิดจากอิเล็กตรอนดัก [ 119 ] แม้ว่าความสําคัญข้างต้นเผยแพร่ข้อมูลที่ได้จากการทดลอง เพื่อศึกษาฟิสิกส์พื้นฐานของวัสดุเหล่านี้ซึ่งในตัวอย่างมีขนาดเล็กมาก ( หนา 2 มม. ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 = , = ( 2 เซนติเมตร ) และแรงดันไฟฟ้าต่ำมาก ( ถึง 10 V ) ดังนั้น ปัญหาน้อย ที่พบในการสร้างแรงดันและวัดลักษณะทางกายภาพอันตรายของการประมาณและปรับคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ เช่น มีความชัดเจน เนื่องจากปรากฏการณ์ต่าง ๆที่อาจปรากฏในขนาดใหญ่ตัวอย่าง

รูปที่ 5.19 ขึ้นอยู่กับความถี่ของ ZnO วี–ฉันโค้งและสูงแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะเพิ่มเติมคุณลักษณะขององค์ประกอบที่ใช้ในระบบพลังงานกระแส arresters

แรกไฟฟ้าแรงสูงความถี่ตัวแปรทดสอบผลของธาตุสังกะสี [ 120121 ] ซึ่งใช้ความถี่ระหว่าง 30 และ 106 Hz พบว่าปัจจัยการลดลงอย่างรวดเร็วถึง 1 kHz และลดความจุไฟฟ้าที่มีความถี่ที่เพิ่มขึ้นในช่วงความถี่สูงเหนือ 10 กิโลเฮิรตซ์ ต่อมาการวิจัย [ 132 ] แสดงการพึ่งพาของวี–ฉันโค้ง ( รูปที่ 5.19 ) และการใช้พลังงานใน ZnO เสิร์จบล็อก ข้อมูลดังกล่าวให้ผลลดความต้านทานของวัสดุความจุและการกระจายปัจจัยความถี่เพิ่มขึ้น 5.8.3 Impulse Response

ตอนนี้มีตีพิมพ์วรรณกรรมอย่างละเอียดในคำตอบของซิงค์ออกไซด์วัสดุและสมบูรณ์เพื่อกระตุ้นกระแส arresters กระแสแตกต่างกันและรูปร่าง ซึ่งแตกต่างจากใน prebreakdown ภูมิภาคในปัจจุบัน dominates ตัวต้านทานสำหรับแรงกระตุ้นกระแสในช่วง kiloampere .
5.8.3 .1 แรงดันเริ่มต้นแหก
หนึ่งแปลกการสังเกตในการตอบสนองอย่างรวดเร็ว และซิงค์ออกไซด์ ซึ่งสังเกตได้จากการสอบสวนหลายคือขัดขวาง / เริ่มต้นแบบวัดแรงดันตกค้าง ( รูปที่ 5.20 ) การศึกษาการเชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้ระวังวงจรตัวเหนี่ยวนำ [ 120 ] กระตุ้นอัตราการเพิ่มขึ้น [ 122 , 123 ] ค่า [ 124 ] แรงกระตุ้น ลักษณะและปริมาณของวัตถุ [ 125 ]การ preinjection ของผู้ให้บริการ ( ใช้เทคนิค double แรงกระตุ้น ) [ 125 , 126 ] , ค่าของไม่และค่าสัมประสิทธิ์ความแตกต่างในอัตราการสะสมของฮาร์จที่อิเล็กตรอนและกับดักหลุมตั้งอยู่ที่อินเตอร์เฟซของเมล็ดพืชและขอบเกรนเยอร์ [ 127 ] ชนิดนี้เป็นแบบ แต่ไม่ได้สังเกตใน SIC วัสดุ [ 127 , 128 ]นี้นำไปสู่ลักษณะของกระบวนการ วัสดุ ZnO ,