直流开断工况下金属氧化压敏电阻冲击老化及失效特性研究

龙辰; 白云帆; 吴益飞; 吴翊; 纽春萍; 荣命哲

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (9) : 53 -64.

龙辰, 白云帆, 吴益飞, 吴翊, 纽春萍, 荣命哲

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摘要

为了探究直流开断过程中金属氧化物压敏电阻（MOV）的老化及失效特性，搭建了MOV老化失效实验平台，研究了在重复脉冲作用下，MOV的阈值电压、泄漏电流、非线性系数以及残压的变化规律。研究发现，阈值电压U_1mA随冲击次数增多先上升后下降，整体变化不超过1%,泄漏电流I_75%随冲击次数增加接近线性增长，而非线性系数α随冲击次数增加逐步减小，且下降速度与冲击能量正相关，残压U_res变化小于5%。采用泄漏电流作为标准可以更直观地反映MOV的老化情况。通过分析不同能量下多次冲击后的MOV失效情况，建立了冲击能量与失效统计次数N_50%之间的关系。利用有限元仿真，建立了MOV失效模型，研究了微观晶粒中电流、温度及应力的分布规律以及失效阈值，并通过实验验证了失效模型的准确性。结果表明，模型在失效阈值预测方面的误差为8%,在各种能量冲击下的温度预测方面的误差均小于5%。