电路的保护神

集成电路是现在高技术领域广泛应用的基础元件，在飞机、火箭、军事装备、家用电器中都离不开它。集成电路是把许多元件做在一块硅片上，再固定在基片上。大功率集成电路在工作时要放出大量的热，如果不及时排除就会烧毁电路。所以，需要一种传热性好而且绝缘性能也好的材料来做集成电路的基片来托起大功率集成块的硅片，保护硅片能长时间安全地工作。

常用的绝缘材料、普通陶瓷、聚合物都是良好的绝缘体，但也是好的隔热材料。如果把硅片固定在这些材料上，热量难以散发。金属材料散热能力强，但是导电能力也强，用来做基片会引起短路，当然不会用金属做基片。氧化铝陶瓷有很强的导热能力，接近钢铁，又是良好的绝缘材料，因此

保护集成电路的重任就落在氧化铝陶瓷身上了。像这类用在电子技术中的陶瓷叫作装置陶瓷。

科学家们还在寻找比氧化铝陶瓷更好的基片材料，这些新材料也属于新型陶瓷。氮化铝陶瓷和氧化铍陶瓷的导热能力比氧化铝陶瓷要强十倍；而氮化硼陶瓷和金刚石比氮化铝和氧化铍还要好。人工合成金刚石的技术已经有几十年的历史，但至今还不能长出大颗的金刚石来。但是，制造金刚石薄膜比生长金刚石单晶在技术上要容易得多；而且，作为导热材料，薄膜也就够了。研究人员在硅基片上生长金刚石薄膜，这种基片的导热能力是最强的，而且金刚石的绝缘性能也是无与伦比的。这项技术不久就会进入实际应用。现代社会离开电是不可想象的。除了穷乡僻壤，普通人的生活没有电就

无法正常进行。可以说，人们生活在“电网”之中，这里指的“网”是供电系统。为了提高电的使用效率，输送电线路把每一个用户、每一个发电厂联在一起，组成网络，而且网络往往覆盖广大地区，甚至不同的国家的电网有的也互相联结。

巨大的电网也给管理和安全带来新的问题，因为互相影响的机会多了。例如某处遭受雷击，会形成瞬间的巨大的电流冲击电网，称为过电流；而相应的高电压称过电压。因为它们作用的时间极短，又是一次性的，也称为过电流脉冲和过电压脉冲。如果不加防护，遭雷击的部分会被这种过电流击毁， 在电网中还会出现过电压的脉冲。此外，大型电器在开、关时也会产生过电压，称为操作过电压。

雷电的破坏性是巨大的，必须加以防护；即使是操作过电压，也有很大的破坏性。因为过电压容易造成电子计算机出错或者信息丢失。现在微型计算机制造技术日新月异，新型号层出不穷，功能越来越强，价格越来越低， 因而越来越普及。普通办公室，甚至一些家庭都拥有微型电子计算机，因此， 供电系统的脉冲污染的危害也会更加明显。

显然，消除供电系统的脉冲污染成为刻不容缓、急待解决的问题。幸好， 陶瓷的奇妙导电特性能为我们提供保护。

前面谈到热敏电阻的导电特性，当温度改变时，它的电阻也会随着改变， 但不和温度变化成正比，而在某一温度时突然成千、万倍地增大，这种变化称为非线性。（正比例的函数图像是一条直线，称为线性。）

类似地，氧化锌陶瓷的电阻在低电压下很高，当电压超过某一数值时， 电阻率急剧下降，这也是一种非线性关系，这种特性称为电压非线性。将这种电压敏感陶瓷一端接在供电线路上，另一端接地。在通常情况下，陶瓷电阻很高，供电线路与地绝缘。当遭受雷击时，陶瓷的电阻突然下降，巨大的电流通过陶瓷流入地下。就像洪水到来一样，最好的办法是有大江大河及时排走洪水。相传古代中国洪水泛滥，江河横溢，大禹带领人民对洪水进行“疏导”，降伏了洪水，大禹成了中华民族千古传颂的人物。所谓疏导，就是指开出河渠，引走洪水。在雷电突然向电网大量倾注高压、巨大电流时，电压敏感陶瓷也能迅速开出一条“河渠”，把电流放走。目前陶瓷的瞬间通电能力为十万安培，抗脉冲电流能力很强。

这种电压敏感陶瓷是由氧化锌掺杂氧化铋以及氧化钴、氧化钡、氧化锰等添加物烧结而成的。实用的氧化锌变阻材料常常掺有六、七种添加剂，其中氧化铋是最重要的。