電流密度被增加到58A/mm2。
[0039]在另一組實驗中，通過改變用以形成中電壓“L100”粉末的另一基礎(chǔ)粉末成分來制備多種不同的粉末。
[0040]圖5C和圖是一組具有包括范圍從100V/mm到大約130V/mm變化的變阻器電壓的LlOO配方。圖5C和圖中示出的組成數(shù)據(jù)遵循以上討論的分別用于圖5A和5B的相同工序。因此，圖中示出其電氣測量的實際LlOO粉末材料的成分由LlOO配方=LlOO基礎(chǔ)成分(圖5C中示出的L100BC)+L100額外成分(圖中示出的L100AC)來確定。另夕卜，圖5C中示出的L100BC成分指的是以構(gòu)成各種原材料的金屬的摩爾分數(shù)度量的特定元素。
[0041]具體地，如圖5C和所示，通過增加上述組成部分的摩爾百分比來調(diào)整上述成分以制備粉末成分。除了 ZnO之外，還有形成主要變阻器粉末組成部分的上述材料，被添加到水、有機分散劑、消泡劑，并且粘合劑被加入到混合器然后被研磨和噴霧干燥成顆粒狀粉末。接著，此顆粒狀粉末被填充模具中以被壓制成直徑14mmX厚度1.2mm的圓片。隨后，壓制后的圓片在溫度為1230°C的推板爐內(nèi)加熱以移除粘合劑并且被燒結(jié)以形成燒結(jié)體。所述壓制的圓片接著經(jīng)受電氣測量，其結(jié)果在圖5D中示出。
[0042]圖的數(shù)據(jù)示出了若干趨勢。例如，镲氧化物含量從0.40摩爾％的镲的基礎(chǔ)成分增加高達0.73%，使得變阻器電壓從115V/mm增加到126V/mm，而鈷氧化物成分在0.8摩爾％的鈷的基礎(chǔ)成分上增加高達額外的0.45摩爾％鈷，使得變阻器電壓有類似的增加。錳成分在超過0.2 %的錳的基礎(chǔ)成分上增加高達額外的0.68 %，導(dǎo)致變阻器電壓從大約112V/mm增加到131V/mm，而鋁含量在超過0.002%的基礎(chǔ)含量上增加高達額外的0.002%,導(dǎo)致變阻器電壓從大約lllV/mm增加到125V/mm。最終，鉍含量在超過2.0%的基礎(chǔ)成分上增加高達大約0.4%，變阻器電壓不產(chǎn)生清晰的變化。在傳統(tǒng)MOV設(shè)備中，用于14_變阻器((50VfflS^ 75V)的8/20 μ s過載電流密度大約是35?50A/mm2。在本發(fā)明實施例中，用于14mm和相同電壓變阻器的8/20 μ s過載電流密度被增加到66A/mm2。
[0043]圖6A到6C是介紹了進一步示出性能和可靠性改善的變阻器的測量結(jié)果的圖，所述改善由根據(jù)本發(fā)明實施例制造的變阻器提供。圖6A中介紹了在已知基于ZnO的MOV上執(zhí)行的DC荷載測試的結(jié)果。具體地，在圖6A中，為在125°C的高溫處性能是不穩(wěn)定的傳統(tǒng)粉末示出了 DC荷載測試結(jié)果的例子(Vdc = 85V，LR = 0.728)。圖6B和6C介紹了用于根據(jù)本發(fā)明實施例制造的兩種不同變阻器樣本的DC荷載測試結(jié)果。
[0044]針對圖6A的結(jié)果被測量的MOV樣本在125°C經(jīng)受到的施加電壓為85V DC。最初所述樣本(C-MOV)被測量，接著它經(jīng)受到85VDC的持續(xù)施加。在樣本經(jīng)受所述DC電壓持續(xù)總共168小時、500小時、和1000小時后執(zhí)行測量。在這些測量中，參數(shù)Vn被測得并且被繪在圖6A中的電壓曲線602中。具體地，定義所述電壓曲線602的Vn值被執(zhí)行在ImA的電流處。圖6A中示出的Vn值代表若干測試的平均值。所述C-MOV樣本最初展示了 117V的Vn值。但是，168小時以后Vn展示了到IllV的輕微下降。在500小時處，Vn值下降到77V，而在1000小時處Vn的值下降到59V。
[0045]也在圖6A中示出的，由施加的85V DC引起并且在電壓曲線602中示出的Vn隨時間的下降伴隨著漏電流的增加。具體地，漏電流曲線604繪出了漏電流(μΑ)隨時間變化的圖。如制備的，C-MOV樣本展示了小值的漏電流，平均大約為14μΑ。在168小時處，漏電流增加到大約μ Α，接著分別猛烈增加到500小時處的322 μ A和1000小時處的390 μ A。在168小時處十個樣本中沒有樣本被記錄為失敗，但是在500小時和100小時所有的十個樣本都被記錄為失敗。
[0046]圖6B介紹了類似于其結(jié)果在圖6A中介紹了的樣本測試的結(jié)果。但是，圖6B中反映的樣本測量是使用與本發(fā)明實施例一致的中電壓變阻器成分(L100配方)執(zhí)行的。針對圖6B的結(jié)果被測量的樣本(34*34平方圓片，Vrms = 75V)在125°C經(jīng)受到的施加電壓為100VDC (LR = 0.822)。最初所述樣本被測量，接著它經(jīng)受到100V DC的持續(xù)施加。在樣本經(jīng)受所述DC電壓持續(xù)總共168小時、336小時、500小時、和1000小時后，針對每個測試條件執(zhí)行22個樣本測量。在所述樣本測量中，使用ImA測試電流測試參數(shù)Vn并且將其繪在圖6B中的電壓曲線612中，其反映了針對每個測試條件的若干不同樣本測量的平均值。L100S樣本最初展示了 122V的Vn值。但是，168小時以后Vn展示了到127V的輕微增加。在336、500、和1000小時處，Vn的值在127V保持不變。因此，L100S樣本示出了持續(xù)經(jīng)受100V DC電壓到高達至少1000小時的穩(wěn)定行為。這也反映在漏電流曲線614中示出的漏電流測量的結(jié)果中。最初漏電流值是13 μ Α，是與傳統(tǒng)C-MOV樣本的值一致的低值。168小時以后，測得的值下降到13 μ A的平均值，并且在1000小時處略微增加到15 μ Α。對任何樣本測量都沒記錄到失敗。
[0047]圖6C介紹了類似于其結(jié)果在圖6B中介紹了的樣本測試的結(jié)果，圖6C的測試使用了與本發(fā)明實施例一致的低電壓變阻器成分(本文記為L20配方)。針對圖6C的結(jié)果被測試的樣本在125°C經(jīng)受到了 60V DC的施加電壓(34*34平方圓片，Vrms = 45V，LR =0.810)。
[0048]最初所述樣本被測試，接著它經(jīng)受到60V DC的持續(xù)施加。在樣本經(jīng)受所述DC電壓持續(xù)總共168小時、500小時、和1000小時后，針對每個測試條件執(zhí)行22個樣本測量。
[0049]在所述樣本測量中，使用ImA測試電流測試參數(shù)Vn并且將其繪在圖6C中的電壓曲線622中，其反映了針對每個測試條件的若干不同樣本測量的平均值。L20樣本最初展示了 74V的Vn值。但是，168小時以后Vn展示了到76V的輕微增加。在500、和1000小時處，Vn的值在77V保持不變。因此，L20樣本示出了持續(xù)經(jīng)受60V DC電壓到高達至少1000小時的穩(wěn)定行為。這也反映在漏電流曲線624中示出的漏電流測量的結(jié)果中。最初漏電流值是24 μ Α，是與傳統(tǒng)C-MOV樣本的值一致的低值。168小時后，測得的值增加到33 μ A的平均值，并且接著在336小時處降到29 μ Α，接著保持31 μ A直到1000小時。對22個樣本測量的任意一個都沒記錄到失敗。要注意，傳統(tǒng)大尺寸低電壓變阻器很難在125°C的高溫經(jīng)受DC荷載測試。傳統(tǒng)商業(yè)MOV中用于這種低電壓變阻器的尺寸目前的范圍是5mm到20mmo在本發(fā)明實施例中，使用L20配方生產(chǎn)的34*34平方圓片可以在125°C的高溫經(jīng)受DC荷載測試。
[0050]已經(jīng)對根據(jù)本發(fā)明實施例制造的LlOO變阻器樣本執(zhí)行了額外測試以評估對能量過載的抵抗。具體地，樣本經(jīng)受標準“8/20”和“10/350”波形。8/20波形產(chǎn)生在Sys內(nèi)達到最大值并且在20 μ s內(nèi)降到最大值的50%的電流過載，而10/350波形產(chǎn)生在10 μ s內(nèi)達到最大值(Imax)并且在350 μ s內(nèi)降到最大電流的50%的電流過載。這些波形被認為接近于非直接雷擊和直接雷擊。
[0051]在一系列測試中，變化直徑的低電壓變阻器經(jīng)受到8/20波形以確定最大電流處理能力。圖7將測量一組傳統(tǒng)變阻器樣本702的性能的測試結(jié)果與根據(jù)本發(fā)明實施例的L20配方制造的變阻器樣本704的結(jié)果比較。變阻器樣本702、704的每組都包括直徑為5、7、10、14和20mm的圓片。表706介紹了從傳統(tǒng)變阻器樣本702的測量得到的結(jié)果712以及基于變阻器樣本704的結(jié)果714。表706中示出的參數(shù)Imax和Wmax指的是基于8