提高聚烯烃化合物长期耐电强度的新途径

通过对聚烯烃化合物的电老化过程中自由基浓度与击穿电压的测量,查明了两者的内在联系．认为减少电老化过程中的自由基浓度可以成为提高聚合物长期耐电强度的新途径．作为一个例子,报导了自由基清除剂在提高聚乙烯树枝起始电压方面的功能,对其介电性能和迁移性的测量结果表明,特定的自由基清除剂已具备了实用前景,是一种有效的电压稳定剂．     

聚烯烃化合物电老化中的电子动力学机理

应用一级陷阱和复合方程、聚合物裂解反应,在聚合物电老化过程中推导了单体和自由基产生率的表达式;假定单体和自由基达到一定浓度作为击穿的临界条件,导出了聚烯烃化合物电老化的寿命公式,给现有的电老化经验公式赋于了物理化学意义;进一步发展了聚合物击穿的陷阱理论.文中以聚丙稀薄膜为试样,在真空中加速电老化,采用红外光谱分析和电子顺磁共振仪,研究了击穿场强、化学结构变化与电老化时间的关系,验证了上列的理论推导.     

直流电老化低密度聚乙烯的空间电荷陷阱特征

高压直流电缆绝缘材料的老化与空间电荷有密切关系,探索一种能够表征材料老化程度的空间电荷特征参量显得尤为重要。笔者以低密度聚乙烯(LDPE)材料为例,使用电声脉冲法(PEA)研究了直流电老化程度对空间电荷陷阱特征的影响,提出一种离散分布的空间电荷陷阱模型,并基于此模型计算出陷阱特征参数(陷阱深度和陷阱密度)。结果表明随着直流电老化程度的增大,样品内较浅陷阱转化为较深陷阱,并得到老化程度与陷阱深度、陷阱密度的关系,为聚合物材料老化诊断提供参考。     

等离子掺杂聚乙烯薄膜介电、光学和光电特性研究

本文研究了等离子聚合和等离子掺杂聚乙烯薄膜的介电、光学特性和光电效应.结果表明,等离子聚合薄膜在组成结构和性能上不同于化学聚合薄膜.氮进入聚乙烯薄膜使击穿强度提高、电频及光频区介电常数增大,暗电导率与光电导率都有明显降低.硅进入聚乙烯薄膜却使击穿强度下降、暗电导率减小、光电导率提高约两个数量级.研究认为:氮、硅掺杂的不同影响是由于引入了不同的电子陷阱能级所造成的.文中还报导了掺硅聚乙烯薄膜的异常光伏效应现象.     

带有p型岛的超低导通电阻绝缘体上硅器件新结构

为了减小绝缘体上硅(SOI)器件的比导通电阻,提高器件的击穿电压,提出一种带有p型岛的SOI器件新结构.该结构的特征如下:首先,漂移区周围采用U型栅结构,在开启状态下,U型栅侧壁形成高密度电子积累层,提供了一个从源极到漏极低电阻电流路径,实现了超低比导通电阻;其次,在漂移区引入的氧化槽折叠了漂移区长度,大大提高了击穿电压;最后,在氧化槽中引入一个p型岛,该高掺杂p型岛使漂移区电场得到重新分配,提高了击穿电压,且p型岛的加入增大了漂移区浓度,使器件比导通电阻进一步降低.结果表明:在最高优值条件下,器件尺寸相同时,相比传统SOI结构,新结构的击穿电压提高了140%,比导通电阻降低了51.9%.     

巨型功率晶体管场限环研究

通过解联立一维泊松方程得到了场限环结构的电场和电位分布.讨论了环间距、环宽、N-掺杂浓度、结深和表面电荷密度等参数的影响,得出了归一化击穿电压和环间距计算值.用这些计算值可以推算多环间结构的击穿电压和作为场限环设计的依据.     

电压稳定剂改善聚乙烯共混材料绝缘性能的研究

为了开发新一代可回收电缆材料,提升其绝缘性能,选取间氨基苯硼酸、2-甲氧基-5-吡啶硼酸和间氨基苯甲酸3种新型电压稳定剂添加入聚乙烯共混物中,分析其对聚乙烯共混物绝缘性能的改善作用及机理。采用溶液法将质量分数为1%的电压稳定剂添加入含质量分数为10%高密度聚乙烯(HDPE)的低密度聚乙烯(LDPE)共混材料,通过热压法制备试样,利用红外光谱、差式扫描量热法、X射线衍射、电树枝起始实验、直流电导率和空间电荷测量对材料进行物理化学分析和电气性能测试。研究结果表明,聚乙烯共混提升了热稳定性和结晶度,添加电压稳定剂后进一步提升了共混物的结晶度,对共混物的熔融特性无明显影响。添加了电压稳定剂的共混物的电树枝起始电压均明显提高,间氨基苯甲酸共混物的电树枝起始电压比LDPE/HDPE共混物提高了47%。电压稳定剂对共混物的直流电导率作用明显,间氨基苯甲酸能够明显降低共混物的直流电导率。3种电压稳定剂对共混物的空间电荷积累具有明显的抑制作用,且添加了间氨基苯硼酸的共混物具有最少的空间电荷积累。陷阱能级和视在迁移率计算发现,添加了电压稳定剂的共混物中浅陷阱密度增加,视在电荷迁移率增大,有利于抑制材料中空间电荷的积累。实验结果可为新一代环保电缆的开发提供一定参考。     

CNFs取向对CNFs/LDPE复合材料空间电荷的影响

高压直流电缆绝缘材料中空间电荷特性是制约直流电缆性能的关键因素.聚乙烯纳米复合材料因具有优异的空间电荷抑制特性,而被成功运用于高压直流电缆.本文研究了以半导电料为基体,以CNFs粒子,通过对其进行表面改性,使CNFs在材料中沿磁场方向取向,而后再与LDPE进行复合,制成双层样片.并且使用电声脉冲法（PEA）分析了复合材料在加电压与短路时的空间电荷的分布.研究发现,掺杂浓度与取向对复合材料的空间电荷影响较大.取向CNFs/LDPE半导电层的添加改变了载流子的输运方式,抑制了空间电荷由电极向绝缘层中的注入.这对于取向CNFs/LDPE复合材料在高压直流输电中的应用是非常有意义的.     

钛金属表面微弧氧化的电击穿行为

通过研究微弧氧化时电极表面的电压和击穿电压与时间、溶液浓度及施加电流密度的关系,考察了钛金属在不同电解质溶液中微弧氧化时电极的表面电击穿行为.结果表明:微弧氧化过程中电极电压随时间呈不规则的锯齿型变化;在两种电解质溶液中,溶液浓度越大,电压越低;陶瓷膜表面的击穿电压随着电解质溶液浓度的增加呈指数规律衰减;电解质溶液浓度一定时,击穿电压与微弧氧化时所施加的电流密度没有明显关系.     

聚合物的空间电荷效应与电击穿机理

本文采用电声脉冲法,实测了聚乙烯试样中空间电荷分布,在特制的试样上,显示了均匀电场中空间电荷在直流击穿和短路击穿中的极性效应.空间电荷效应、交直流叠加和升压速度的实验结果表明,均匀电场中聚乙烯的击穿规律与极不均匀电场中树枝化的特性是一致的,进一步证明了 Budenstein 的实验发现,即均匀电场中聚合物的击穿起始于界面的树枝化.最后,作者用高氏树枝化新理论,对击穿现象作出了满意的解释.     

Action of space charge on aging and breakdown of polymers

The study on how space charges affect aging and breakdown of polymers becomes one of the most important domains. Most of the models are based on the injected charges increasing the local field to induce the breakdown of polymers and breaking the large molecule chains. These models ignore the effects of space charge on the microstructure of dielectric materials. In this review, with the calculation of the electromagnetic energy and the electromechanical energy around a trapped charge and with some new experimental results, it is proved that aging and breakdown in polymers are caused during the detrapping of the trapped charges. Aging and breakdown of the polymers are related to the release of the electromechanical energy around trapped charges.     

氧化锌陶瓷元件伏安特性的试验分析与机理探讨

本文用分段拟合法对ZnO陶瓷压敏器件的直流伏安特性进行了分析讨论。根据活化能分析,认为低压欧姆隧区为电子性电导。并用噪声测量法,进一步证实击穿区确实是由隧道效应引起的。文中把器件的残压比V_(10kA)/V_(1mA)分成具有不同物理意义的三部分,进而区分电子热激发过程、隧道过程和ZnO晶粒电阻各对残压有不同的影响。     

RLC串联电路中诸电量最大值时角频率值的不重合问题

本文利用极值原理论证了ＲＬＣ串联电路中电荷量、电流、电压、能量达到最大值时的角频率值是不重合的，并通过计算表明它们的区别和联系。     

气体成分对等离子体斑图的影响

采用双水电极介质阻挡放电装置,在大气压下研究了氩气和空气混合气体中气体成分对等离子体斑图(包括四边形斑图和六边形斑图)的影响.四边形斑图和六边形斑图的电压范围随着空气含量的增加而逐渐增大.实验测量了击穿电压随空气含量变化的关系.结果发现:击穿电压随着空气含量的增加而增大,但不成简单的线性关系.在氩气放电中,击穿电压值随着放电间隙的增大而增大.     

氢等离子体处理P层对非晶硅太阳能电池开路电压的影响

为拓展非晶硅太阳能电池的应用,有必要提高其开路电压。本文讨论氢等离子体处理对P层和非晶硅太阳能电池性能参数的影响。结果表明：用氢等离子体处理P层可以使电池的平均开路电压提高0．0257V,平均填充因子提高0．039,平均能量转换效率提高0．45％,实验中获得的最高开路电压为0．99V。用氢等离子体处理P层可以提高P层的晶相比,使更多的光子被本征层吸收。此外,这种处理工艺与非晶硅太阳能电池的制备工艺相兼容。     

交直流叠加电压下水分对纸板击穿特性的影响

交流和直流相互重叠以后,水分对纸板的击穿性能会带来严重影响;为对其进行研究,制备油纸样品,并对其含水量进行测定。对电极系统进行设计,对电源原理进行阐述;并得出击穿实验的操作流程。通过对不同含水量样品施加不同分量的交直流电压,得出交流分量和水分含水不同时,对纸板的击穿特性带来的影响。结果表明:交流比例为28%,纸样总体的击穿电压较仅直流电压存在时小幅度增加;交流比例为95%纸样击穿电压值最低;交流比例愈高,相应的击穿电压降低幅值也会愈大。随含水量加大,纸样击穿电压先升高,到达最大后减小;并最终保持平稳,最大值会随交流比例的加大朝水量较多的方向转移;交流比例愈小,击穿电压随含水量下降愈多。     

聚合物材料的拉伸断裂研究

对九种聚合物材料进行了拉伸试验，结果表明：应变速率对屈服强度的影响服从Ｅｇｒｉｎｇ关系，增强尼龙存在的两个活化过程分别对应着基体材料屈服为主导因素和纤维断裂及其从基体中拔出为主导因素的两个不同活化过程。缺陷对聚合物材料拉伸屈服强度影响不大，但大大降低聚合物材料的塑性。     

背面氩离子轰击改善MOS系统界面特性和击穿特性

在室温下用低能量Ａｒ＾＋轰击ＭＯＳ电容器肾面，能改善ｉＯ２－Ｓｉ系统的界面特性和击穿特性。结果表明，随着轰击时间的增加，固定电荷密度、界面态密度和漏电流减少，高场击穿的比率增大，然后这些参数变化平缓并开始呈恶化趋势。轰击能量为５５０ｅＶ和束流密度为０．５ｍＡ／ｃｍ＾２时的效果比在３５０ｅＶ和０．３ｍＡ／ｃｍ＾２时的好。