Homogeneity of ZnO Varistors. Distribution of Local Electric Parameters before and after Degradation

By means of a grid of point like electrodes the homogeneity of ZnO varistors is investigated. The local distribution of voltage drops on a varistor disk at a fixed local current can be described by a normal distribution, whereas the local distribution of current densities at constant voltage along the whole varistor disk (usual operating case) is given by a log-normal distribution. Deviations from these distributions are caused by strong inhomogeneities. Degradation of ZnO varistors by electric load leads to initially increasing inhomogeneity of the local current and voltage distributions. Proportionality between degradation rate and passed charge rate is also valid in microscopic ranges in the case of small charge rates. For higher current densities and longer loading time saturation phenomena are observed. Mit rasterformig angeordneten Punktelektroden wird die elektrische Homogenitat von ZnO-Varistoren untersucht. Die lokale Verteilung der Spannungsabfalle uber einer Varistorscheibe bei gegebenem lokalen Strom last sich durch eine Normalverteilung beschreiben, wahrend die lokale Verteilung der Stromdichte bei konstanter Spannung uber die gesamte Varistorscheibe (ublicher Betriebsfall) einer logarithmisch-normalen Verteilung entspricht. Abweichungen von diesen Verteilungen sind durch ausgedehnte Probeninhomogenitaten bedingt. Die Alterung der ZnO-Varistoren durch die elektrische Belastung fuhrt zu anfanglich wachsender Inhomogenitat in den lokalen Strom- und Spannungsverteilungen. Die Proportionalititat der Schadigungsrate zur durchgeflossenen Ladungsmenge ist fur kleine Ladungsmengen auch in submikroskopischen Bereichen gultig. Fur groser Stromdichten und langere Belastungszeiten werden Sattigungserscheinungen beobachtet.