光纤双向应变-位移点式传感器

选择不同间距的基片自由端和不同长度的自由悬垂光纤研制了利用光纤弯曲损耗的光纤双向应变-位移传感器.该传感器可分别用于测量应变和位移.实验表明:悬臂梁上的应变标准误差约为～26 με.微位移架上的位移标准误差约～0.06 mm.基本满足建筑结构对测量精度的要求.  

ZnO压敏陶瓷中缺陷的介电谱研究

从理论上证明了介电松弛过程在介电谱上等效于电子松弛过程，认为室温下10⁵Hz处特征损耗峰起源于耗尽层处本征缺陷所形成的电子陷阱.在-130—20℃范围内测量了三种配方ZnO陶瓷的介电频谱，发现ZnO压敏陶瓷室温下10⁵Hz处的特征损耗峰在低温下分裂为两个特征峰，认为它们起源于耗尽层中的本征缺陷(锌填隙或/和氧空位)的电子松弛过程.发现ZnO-Bi₂O₃二元系陶瓷特征峰仅仅由锌填隙引起，而ZnO-Bi_{2关键词： ZnO压敏陶瓷 本征缺陷 介电谱 热处理}  

ZnO压敏陶瓷介电损耗的温度谱研究

利用Novocontrol宽频介电谱仪在-100—20 ℃温度范围内测量了ZnO-Bi₂O₃系压敏陶瓷的介电频谱，其频率范围为10^-2—10⁶ Hz. 研究表明： ZnO压敏陶瓷特征损耗峰的活化能分别为0.26和0.36 eV，结合实验条件、理论计算结果及其他现象的分析排除了特征损耗峰源于阴极电子注入、夹层极化和偶极子转向极化的可能.热刺激电流（TSC）谱共出现三个峰，其中高温峰对应于TSC实验加压过程引入的热离子极化，而中温峰和低温峰对应于介电损耗峰. 在分析的基础上，提出了ZnO压敏陶瓷的特征损耗峰起源于耗尽层内本征缺陷的电子弛豫过程. 关键词： ZnO压敏陶瓷 本征缺陷 介电谱 热刺激电流  

ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷的导电过程与等效势垒高度

研究了ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷等效势垒高度φeff随着归一化电压的变化规律,发现等效势垒高度φeff随着归一化电压的增加先逐渐增大,达到最大值后持续下降.由于在外加电压作用下反偏势垒高度高于正偏势垒高度,等效势垒高度φeff主要取决于反偏势垒.因此,这种变化规律说明了ZnO压敏陶瓷晶界的导电过程可能存在三个阶段.在低归一化电压区,晶界区域中的电子从正偏势垒区注入到晶界无序层的速率低于电子从晶界无序层抽出到反偏势垒区的速率,从而导致等效势垒高度随着归一化电压的增加逐渐增大.在中等归一化电压区,电子从正偏势垒区注入到晶界无序层的速率和电子从晶界无序层抽出到反偏势垒区的速率相平衡,等效势垒高度达到最大值.在高归一化电压区,电子从正偏势垒区注入到晶界无序层的速率高于电子从晶界无序层抽出到反偏势垒区的速率,等效势垒高度随着归一化电压的增加逐渐下降,直至晶界击穿.同时分析了等效势垒高度φeff对泄漏电流IL的影响,发现泄漏电流与等效势垒高度差Δφ呈指数关系.  

电源多级过电压保护的电磁暂态分析

本文在对低压交流电源多级过电压保护装置核心器件——氧化锌压敏电阻进行残压计算和试验的基础上，确定了氧化锌压敏电阻的计算模型，根据这一模型，采用电磁暂态计算程序（ＥＭＴＰ）对交流电源多级过电压保护装置的保护性能以及各级参数配合进行了分析．  

ZnO压敏陶瓷中的本征缺陷

研究了ZnO-Sb₂O₃-BaO系和ZnO-Bi₂O₃-Sb₂O₃-BaO系压敏陶瓷的介电损耗因子D(tanδ)与频率f的关系。发现不含Bi₂O₃试样在室温附近出现一新的损耗峰,峰值频率在2MHz左右,对应的电子陷阱能级为0.18eV,分析认为是由于本征缺陷Zn_i所致。设想Bi离子对Zn_i  

ZnO压敏陶瓷缺陷结构表征及冲击老化机理研究

对多元ZnO压敏陶瓷电阻片进行了多达14000次的大电流冲击老化试验, 通过显微结构、电气性能及介电特性的测量对其缺陷结构进行了表征, 并研究了缺陷结构与大电流冲击老化之间的关系. 试验表明多次大电流冲击老化导致试样的电气性能明显下降, 发现ZnO压敏陶瓷的几何效应不仅受控于晶粒还与晶界密切相关. 另外, 通过介电谱分析观察到ZnO压敏陶瓷存在四种缺陷弛豫过程, 低温-60 ℃下的两个缺陷弛豫峰激活能约为0.24 eV和0.35 eV, 认为它们分别对应着本征的锌填隙缺陷L(Zn_i^··)和氧空位缺陷L(V_O^·)并且不受冲击老化的影响. 高温80℃以上两个松弛峰的活化能约为0.71 eV和0.84 eV, 认为它们分别对应着非本征的晶间相电子陷阱L(ingr)和晶界处界面态陷阱L(gb). 发现大电流冲击后, 仅界面态陷阱激活能从0.84 eV降低到0.76 eV, 认为界面态陷阱主要控制着ZnO压敏陶瓷的电气性能和稳定性.  

ZnO压敏陶瓷的介电谱

在-160℃-200℃温度范围内、0.1 Hz-0.1 MHz频率范围内测量了 ZnO压敏陶瓷的介电频谱, 发现可以采用电导率谱低频端的类直流特性来表征晶界Schottky势垒的电子输运过程, 获得的Schottky势垒高度为0.77 eV. 基于背靠背双Schottky势垒模型, 提出当存在直流偏压时, 势垒高度将随直流偏压线性增大. 基于此势垒模型计算了ZnO压敏陶瓷单晶界的直流偏压大小, 进而计算出晶粒平均尺寸为6.8 μm, 该理论值与通过扫描电子显微镜断面照片获得的测量值的偏差在5%以内. 可见采用介电谱不但可以获得势垒高度实现电气性能的表征, 还能获得晶粒尺寸实现显微结构的表征.  

实验教学与科研相结合的探索与实践

将ZnO薄膜压敏特性研究方面的一些科研内容与研究结果引入不同层次的实验教学,包括研究型专业物理实验、公共选修实验、大学生课外创新活动和大学物理竞赛课题等.探索教学与科研的结合,更好地培养学生的实践能力、创新能力以及科学研究的思想与方法.  

ZnO压敏陶瓷冲击老化的电子陷阱过程研究

使用8/20 μs脉冲电流发生器对普通商用ZnO陶瓷压敏电阻片进行了最多5000次的冲击试验.测量了冲击前后试样的电气性能和介电特性,分析了冲击后小电流区的U-I特性和损耗角正切值tanδ随脉冲大电流的不断作用而发生的变化.实验发现压敏电压U1mA随冲击次数的增加经历增大—稳定—减小三个过程.认为正反偏Schottky势垒的中性费米能级的变化是影响样品小电流区的最根本原因.本文提出用试样的非线性系数α作为老化特征参数比传统的U _{关键词： ZnO压敏陶瓷 非线性系数 冲击老化 压敏电压}