FDTD解析のためのZnO素子非線形特性の近似関数の提案とその応用

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: DEI21022,EPP21022,HV21022

グループ名: 【A】基礎・材料・共通部門 誘電・絶縁材料/【A】基礎・材料・共通部門 放電・プラズマ・パルスパワー/【B】電力・エネルギー部門 高電圧合同研究会

発行日: 2021/01/19

タイトル(英語): Proposal of an Approximate Mathematical Expression for Nonlinear Resistive Properties of Zinc Oxide Varistor Elements for FDTD Analysis and its Application

著者名: 田中 督也(同志社大学),馬場 ??弘(同志社大学),辻本 義将(音羽電機工業),塚本 直之(音羽電機工業)

著者名(英語): Tokuya Tanaka(Doshisha University),Yoshihiro Baba(Doshisha University),Yoshimasa Tsujimoto(Otowa Electric Co. Ltd),Naoyuki Tsukamoto(Otowa Electric Co. Ltd)

キーワード: ＦＤＴＤ法|バリスタ|酸化亜鉛素子|非線形抵抗率|近似関数|FDTD method|Varistor|Zinc oxide (ZnO) element|Nonlinear resistivity|Approximate expression

要約(日本語): 近年の小型化・省電力化された電子機器は，雷サージのような過電圧に対しては脆弱である。これらの過電圧から機器を保護する目的で，バリスタやサージ防護デバイスが取り付けられる。しかし，一般に避雷素子として用いられる酸化亜鉛素子に仕様以上の大電流が流れると，素子が破損する可能性がある。大電流流入時の破損のメカニズムを詳細に解析することができれば有用である。_x000D_ 本論文では，FDTD法を用いてZnO素子の非線形特性を再現するのに必要となる近似関数を提案し，その精度を検証する。ZnO素子の非線形特性は，電界依存抵抗率を

要約(英語): A zinc oxide (ZnO) varistor element has a resistance or resistivity that varies with the applied voltage or electric field. The nonlinear resistive properties of ZnO elements are usually obtained experimentally as the voltage versus current (V-I) characteristics. The nonlinear resistivity as a function of electric field, based on the measured V-I characteristics, has been represented by a quite complex mathematical expression in electromagnetic and surge simulations using the finite-difference time-domain (FDTD) method. It can approximate the nonlinear properties well, but it is quite difficult to determine the values of adjustable constants. In this paper, a simple approximate expression with three adjustable constants is proposed. The proposed ρ-E expression is of great use in FDTD simulations since it approximates measured ρ-E characteristics reasonably well and requires no iterative computations.

本誌: 2021年1月23日誘電・絶縁材料/放電・プラズマ・パルスパワー/高電圧合同研究会

本誌掲載ページ: 19-23 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 418 Kバイト