一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置及测试方法，其特征在于：包括直流电源、激光器、光电导开关和压敏电阻，光电导开关（4）与所述压敏电阻（5）串联，电源（1）串联保护电阻（2）为储能装置（3）供电且所述储能装置（3）与所述保护电阻（2）的接点与所述光电导开关（4）连接，所述压敏电阻（5）与取样电阻（7）连接且其接点通过衰减器（8）与存储示波器（9）连接；所述激光器（6）为纳秒或皮秒脉冲激光器。本发明专利技术测试方法为用直流高压电源（1）供电，用脉冲激光器（6）照射光电导开关（4）激励压敏电阻（5），通过取样电阻（7）和存储示波器（9）测量所述压敏电阻（5）的输出特性，得到压敏电阻超快电脉冲响应的特性表征。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气元器件性能测试，具体涉一种压敏电阻超快电脉冲响应测试系统和方法。
技术介绍
压敏电阻具有非线性优良、响应时间快、功耗低、通流容量大和性价比高等优点，广泛应用于高压、超高压电网及高压电力设备等电力系统电路和信息系统、控制系统的电子线路，对雷电过电压、操作过电压、静电放电及噪声脉冲等进行过电压抑制，起到稳压和瞬态过电压保护的作用。压敏电阻安全可靠性是一切应用的前提，对于压敏电阻脉冲电信号响应特性，多集中于对雷击冲击电流8/20 μ S脉冲和非标准陡波冲击电流脉冲响应的研究。目前的测试方法大致有以下几种 ( I)采用脉冲电压提供电脉冲的压敏电阻脉冲激励响应性能测试；(参见2010年第59卷第8期《物理学报》尹桂来等发表的“ΖηΟ压敏陶瓷冲击老化的电子陷阱过程研究”一文)(2)采用断路开关和电感储能装置提供电脉冲的压敏电阻脉冲激励响应性能测试；(参见2011年第15期《低压电器》孙伟等发表的“ΖηΟ压敏电阻在8/20 μ s脉冲电流作用下的动态伏安特性分析”和2007年第33卷第4期《高电压技术》魏斌等发表的“超导磁体脉冲冲击下MOV的破坏特性微观分析ZnO压敏陶瓷冲击老化的电子陷阱过程研究”)(3)采用空气隙放电开关提供电脉冲的压敏电阻脉冲激励响应性能测试。(参见2004年第23卷第4期《电子元件与材料》卢振亚等发表的“ΖηΟ压敏元件雷电流冲击试验残压波形分析”一文)上述测试方法存在如下不足( I)电脉冲激励前压敏电阻所承担电压几乎为零。过压保护应用中，压敏电阻是在加载一定电压下接受电脉冲激励的。实际上，在不同的偏置电场中，压敏电阻材料性质存在一定差异，例如ZnO压敏陶瓷在直流偏置下晶界势垒中的一些空穴将被电子占据，势垒宽度变窄，隧道击穿几率变大。(2)采用电子学原理工作的脉冲发生器和空气隙放电开关所产生的电脉冲信号的上升时间和脉冲宽度存在局限性，难以产生上升时间为纳秒、亚纳秒和皮秒量级的电脉冲，难以产生脉冲宽度为纳秒、亚纳秒和皮秒量级的电脉冲，无法产生同时满足上升时间和脉冲宽度在上述量级的电脉冲。(3)现有研究资料表明，电脉冲激励下ZnO压敏电阻在势垒击穿时输出电流中含有容性电流和传导电流，电导电流较容性电流存在时延。但是未见有精确的含有容性电流和电导电流的完整复合波形的测试结果报道
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置，以解决现有压敏电阻脉冲测试技术中电脉冲激励前压敏电阻无直流偏置，直流偏置下无法向压敏电阻提供电脉冲激励以及缺少能够输出上升沿和脉冲宽度均为纳秒、亚纳秒或皮秒量级脉冲源的问题。本专利技术的另一个目的在于提供所述压敏电阻超快电脉冲响应的测试方法。本专利技术目的是这样实现的，一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置，包括直流电源、激光器、光电导开关和压敏电阻，所述光电导开关与所述压敏电阻串联，所述直流电源串联保护电阻为储能装置供电且所述储能装置与所述保护电阻的接点与所述光电导开关连接，所述压敏电阻与取样电阻连接且其接点通过衰减器与存储示波器连接；所述激光器为纳秒或皮秒脉冲激光器。所述光电导开关并联有分压电阻。 所述储能装置为容性储能元件，能储存足够电能满足光电导开关的完整导通放电过程。所述取样电阻为同轴传输线50欧姆匹配电阻或纯阻性电阻，衰减器为同轴衰减器，通过Q9端口同轴线传输线与存储示波器相连。本专利技术的另一个目的是这样实现的，所述压敏电阻超快电脉冲响应测试系统的测试方法，用直流电源供电，用脉冲激光器照射光电导开关激励压敏电阻，通过取样电阻和示波器测量所述压敏电阻的输出特性。通过光电导开关并联分压电阻调节电脉冲激励前所述压敏电阻的直流分压。具体包括如下步骤I)在取样电阻上串联电流表，在光电导开关暗态下测量电路的直流伏安特性，得到电脉冲激励前压敏电阻直流偏置电压的定标曲线；2)移除所述电流表，控制激光器输出激光脉冲触发光电导开关产生超快电脉冲激励压敏电阻，压敏电阻输出上升沿和脉冲宽度均为纳秒量级的超快电脉冲信号，通过示波器记录电脉冲波形，得到压敏电阻超快电脉冲响应特性表征。本专利技术具有如下有益效果I、本专利技术光电半导体开关暗态下电阻值较高，与压敏电阻构成直流串联分压电路，超快电脉冲激励前压敏电阻承担一定的直流偏置电压，测试条件更接近于其实际应用于直流电路中瞬态脉冲过压保护时的工作环境，提高了测试结果的真实性和可靠性。2、本专利技术采用超快激光脉冲触发光电导开关，能够输出上升沿或脉冲宽度或者二者均为纳秒和亚纳秒量级的电脉冲作为测试的电脉冲激励信号，较现有测试方法更有利于测试压敏电阻材料的电气特性。3、本专利技术可以方便地测量到压敏电阻直流偏置电压和电源输出电压对应关系的定标曲线；能够精确测得直流偏压下压敏电阻对超快电脉冲激励的响应过程和压敏电阻输出的含有容性电流和电导电流的完整脉冲波形，得到压敏电阻超快电脉冲响应的特性表征。附图说明图I为本专利技术实施例I测试系统结构示意图2为本专利技术实施例2分压电阻分压调节测试系统示意图；图3为本专利技术实施例I测得的压敏电阻输出的复合型电脉冲波形；图4为本专利技术实施例2测得的压敏电阻输出的复合型电脉冲波形；图中，I.直流电源，2.保护电阻，3.储能装置，4.光电导开关，5.压敏电阻，6.激光器，7.取样电阻，8.衰减器，9.存储示波器，10.分压电阻，11.容性电流脉冲波形A，12.传到电流脉冲波形A，13.容性电流脉冲波形B，14.传到电流脉冲波形B。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置，参见图1，包括直流电源I、激光器6、 光电导开关4和压敏电阻5，光电导开关4与压敏电阻5串联，直流电源I串联保护电阻2为储能装置3供电，储能装置3与保护电阻2的接点与光电导开关4连接，压敏电阻5与取样电阻7连接且其接点通过衰减器8与存储示波器9连接；激光器6为纳秒或皮秒脉冲激光器，输出光脉冲上升时间和脉冲宽度为纳秒、亚纳秒或皮秒量级。储能装置3为容性储能元件，可储存足够电能满足光电导开关的完整导通放电，取样电阻7为同轴传输线50欧姆匹配电阻或纯阻性电阻，衰减器8为同轴衰减器，通过同轴线传输线与所述存储示波器9相连。进一步，参见图2，光电导开关4并联有分压电阻10。光电导开关(PhotoconductiveSemiconductor Switches,缩写为 PCSS’ s)是利用超快脉冲激光器与光电半导体(如Si, GaAs, InP等)相结合而发展起来的一类新型光电子开关器件。与传统开关相比，光电导开关具有响应速度快、时间晃动小、上升时间短、抗干扰能力强等优良特性。芯片材料的闻电阻率决定了光电导开关较闻的暗态电阻值。在激光脉冲照射下，光电导开关芯片电阻迅速减小并降至很低，同时输出一个超快电脉冲信号，特别是载流子寿命很短的GaAs，InP和SiC等材料制作的光电导开关，导通和关断十分迅速，能够产生高功率的超快电脉冲，适用于压敏电阻超快电脉冲响应性能测试中提供超快电脉冲激励。本专利技术采用直流电源I给光电导开关4和压敏电阻5串联电路供电；光电导开关4和压敏电阻5为直流分压关系，暗态下，二者电阻阻值都比较高，一般为几百兆欧甚至更高，而保护电阻2阻值较低，按图I所示测试电路，压敏电阻5和暗态光电导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压敏电阻超快电脉冲响应的测试装置，其特征在于：包括直流电源（1）、激光器（6）、光电导开关（4）和压敏电阻（5），所述光电导开关（4）与所述压敏电阻（5）串联，所述直流电源（1）串联保护电阻（2）为储能装置（3）供电，且所述储能装置（3）与所述保护电阻（2）的接点与所述光电导开关（4）连接，所述压敏电阻（5）与取样电阻（7）连接且其接点通过衰减器（8）与存储示波器（9）连接；所述激光器（6）为纳秒或皮秒脉冲激光器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施卫，解光勇，李孟霞，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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