针电极曲率半径对微间隙空气放电击穿特性的影响

电极结构对低压、微间隙放电击穿特性有一定影响,为了揭示本安开关变换器电容输出短路放电机理,系统研究了电极曲率半径与击穿电压之间的关系。以电极结构对微间隙放电击穿规律为研究目标,围绕针电极曲率半径,采用坐标变换法求解曲率半径与电场分布及击穿电压之间的数学关系。基于该数学表达式及流体-化学动力学理论,提出了低压、微间隙条件下综合考虑场增强因子及曲率半径的二维轴对称针-板电极几何模型,通过研究曲率半径对电子数密度、电场畸变程度的影响,阐明曲率半径对空气放电击穿特性的影响规律,并结合微纳程控放电试验平台进行试验验证。结果表明：针电极表面电子数密度增加越快,电荷积聚效应越显著,阴极表面更易形成场致发射从而击穿间隙产生放电;相同电极间距下,曲率半径越小,畸变电场强度越大,击穿电压越低,当电极间距小于等于8μm时,曲率半径对电场畸变的影响程度大;当电极间距大于8μm时,电极间距对电场畸变的影响起主导作用。研究得出曲率半径与电极间距共同影响电场分布,为进一步揭示微间隙放电机理提供理论参考。     

丙烷喷射火焰中电极形状对间隙击穿特性的影响

高压输电导线作为输电系统的核心部分，一旦发生火灾将可能造成严重的后果。目前针对电极形状对输电线路间隙击穿的定性定量研究较少。该文利用30 kV·A/50 kV高压工频放电系统、丙烷喷射模拟火源以及棒/板2种不同形状电极，从击穿电压、击穿极性特征、击穿电弧特征3个方面研究了火焰条件下电极形状对间隙击穿特性的影响。研究发现，火焰条件下间隙距离小于8.0 cm时击穿波形具有“两期两点”特征，即击穿前“放电诱导期”、临界击穿时“间隙击穿点”、击穿产生电弧后“电弧导通期”、电弧阶段性消失时“击穿消失点”。通过设置不同间隙距离，测量不同电极组合的平均击穿电压和平均击穿场强，发现随间隙距离增大，棒-棒和棒(阴)-板(阳)电极击穿电压值增加速率分别为最低和最高。相较于空气间隙击穿，火焰条件下由于存在火焰流场和热浮力，间隙击穿具有更明显的极性特征，不同电极形状会影响正负周期形成导电通道的概率。击穿方向为正周期时，棒(阴)-板(阳)电极组合击穿概率最大，击穿方向为负周期时，棒(阳)-板(阴)电极组合击穿概率最大。研究结果表明：击穿电弧演变过程可分为导通阶段、燃烧阶段和熄灭阶段，火焰条件下电弧体积明显增大，...     

钛金属表面微弧氧化电击穿行为的研究

本文研究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。通过分析数据,研究得到了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。主要研究结果是微弧氧化过程中电极电压随时间的呈现不规则的锯齿型变化;在两种电解质溶液中,电压曲线的位置随着溶液浓度的增加不断下降。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,其代数关系式为VB=aExp(-C)+b（其中VB是击穿电压,C是电解质浓度,a与b是电解质成分和金属类别相关的常数）;在电解质溶液浓度一定时,击穿电压与微弧氧化时施加的电流密度值大小没有明显关系。     

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.     

共面型介质阻挡放电的击穿特性

利用拉普拉斯方程求出共面型介质阻挡放电单元电势分布的解析解,结合汤生放电理论,研究了共面型放电单元的结构参数对其击穿特性的影响.结果表明,介质表面的二次电子发射系数、沿面电极间隙、电极长度、介质层等因素对共面型介质阻挡放电的击穿电压和击穿路径的位置都有一定影响.合理选择共面型介质阻挡放电的结构参数,可以获得较低的击穿电压和所需的放电模式.     

薄层SOI场pLDMOS击穿机理研究

为了解决薄层SOI(silicon-on-insulator)场LDMOS(laterally diffused metal oxide semiconductor)击穿电压偏低,容易发生背栅穿通的问题,提出一种基于场注入技术的薄层SOI场pLDMOS(p-channel lateral double-diffused MOSFET).通过建立该场pLDMOS的穿通机制数学模型,分析了其4种击穿机理:背栅穿通、沟道横向穿通、横向雪崩击穿和纵向雪崩击穿.仿真结果表明,场注入技术穿过厚场氧层向下注入硼杂质,通过控制注入能量和体区浓度获得浅结深,从而提高器件对背栅穿通的抵抗力;优化的沟道长度和埋氧层厚度分别消除了沟道的横向穿通和纵向雪崩击穿;双层场板结构调制器件表面电场分布,避免了器件过早地横向雪崩击穿.在优化器件相关结构参数和工艺参数基础上,成功基于1.5 μm厚顶层硅SOI材料研制出耐压300 V的场pLDMOS.相比较于常规厚层场pLDMOS器件,顶层硅厚度由大于5μm减小到1.5 μm.     

微弧氧化机理及电击穿模型

为了研究微弧氧化的基本过程和机理,采用自行设计的气体介质电极击穿放电试验装置,测量了微弧氧化过程中阴极和阳极之间的距离与最低击穿电压的关系曲线,并建立了微弧氧化阳极气泡击穿理论模型和阳极等效电路.结果表明:最低击穿电压Vk值大小随阴、阳极之间距离增大而近似线性增加,微弧氧化膜层是在气泡位于陶瓷层的孔隙处时而生长;阳极气泡击穿理论模型能够合理地解释微弧氧化的基本过程和机理,并为改善微弧氧化工艺和提高膜层性能提供了理论基础.     

含辅助电极的等离子体显示板单元放电特性模拟

对PDP维持电极间插入带电辅助电极的新单元放电特性进行了模拟研究,并与传统的长间隙放电单元的模拟结果做了比较.模拟结果表明:新单元的Xe激发效率高于传统结构的Xe激发效率,并且Xe激发效率与电压成反比;在维持间隙大于360 μm时,新单元的最小维持电压低于传统单元的最小维持电压,当维持间隙大于或等于450μm时,辅助电极降低最小维持电压的优点尤为明显;当辅助间隙在60～100μm时,最小维持电压较小;与长间隙单元相比,新单元对荧光粉的损伤减轻50%以上.模拟结果对新结构PDP单元优化设计提供了指导.     

主动型过电压保护间隙场击穿触发回路的暂态特性研究

针对主动型过电压保护间隙(SPG)研究中仅从触发回路的结构及材料角度难以分析其性能差异的机理,通过建立组合波注入下触发回路的等效模型,获得了触发回路输出电压的暂态解析式。基于触发回路的电压动作过程、触发电流与主间隙电流的数值关系、发生时序的理论分析及实验验证,得出了触发回路响应时间及保护间隙击穿电压的变化规律。研究发现:触发回路中耦合气体放电管动作滞后于压敏电阻,其动作时刻主间隙两端电压约为压敏电阻阈值电压U1mA与耦合气体放电管动作电压UGM之和;触发电流I1在时间上先于主间隙电流I2出现,但在数值上I1远小于I2;触发回路中耦合气体放电管及触发间隙的响应时间t1、t2随冲击电压峰值Um的增大而减小,与之对应的主动型SPG的响应时间t3及压比K远小于被动型SPG约2.224μs的响应时间及2.42的压比。该结果可为主动型过电压保护间隙触发特性的研究及优化提供理论与实验基础。     

介质阻挡放电中水电极电导率对放电的影响

采用双水电极装置,在介质阻挡放电系统中,首次对水电极电导率对放电系统的影响进行了研究.实验测量了不同电导率下(电导率在2.8～10 000 μS/cm范围内)的介质阻挡放电特性的变化规律,经分析发现:放电的击穿电压随电极电导率的变化而改变.电导率较小时,击穿电压随电导率的增大迅速地减小,电导率大于10 μS/cm时,击穿电压基本保持不变.不同电极电导率下,击穿电压附近的斑图类型不同,其随电导率增大的变化规律与电导率保持不变时升高电压斑图的演化顺序具有一致性.放电回路的总电导与电极电导率的变化不成线性关系.     

不锈钢衬底上固化环氧树脂胶的SEM测量与分析

采用扫描电子显微镜和光学显微镜等方法,对在不锈钢衬底上固化后环氧树脂胶的显微结构进行了测量与分析.结果表明：1）环氧树脂样品中存在一定的宏观（0.1mm）不均匀,既存在无色透明的区域,也存在半透明乳白色区域.在乳白色区域中,还存在白色斑点.无色透明区域在约10μm尺度以上,空间均匀性较好;在约10μm尺度以下,出现空间不均匀性.半透明乳白色区域中斑点大小为1μm量级的近圆形区域.2）边缘处的环氧树脂胶厚度逐渐变薄,表明未固化的环氧树脂胶与不锈钢衬底之间即使达到μm级仍然是浸润接触.在样品中没有观察到裂纹,样品和衬底之间也未观察到缝隙.边缘与衬底接触部分形成较为均匀、平行于衬底表面、厚度约0.5μm的空间层状结构.     

介质表面形貌对射频微机械开关隔离度的影响

针对粗糙介质表面造成射频微机械(RF M EM S)开关隔离度衰减的问题,设计了一个双桥电容式RF M EM S开关,分别采用金属A u和A l作为开关的下电极,以S iN作为电容介质制备了样品。微波特性测量表明两种材料开关的隔离度有很大区别。利用原子力显微镜对金属A u和A l上制作的S iN介质层表面进行了测试,表面粗糙度R a值分别为13.050 nm和66.680 nm,分析得到相应的关态电容减少因子分别为0.52和0.15。为获得较好的开关隔离度,介质表面粗糙度须控制在5 nm以下。     

表面粗糙度对Ni-20Cr合金高温氧化行为的影响

表面粗糙度作为重要的参数,对合金高温氧化膜剥落有重要影响.为此,研究表面粗糙度对Ni-20Cr合金氧化20 h内的氧化动力学及氧化膜剥落行为的影响.通过热重法绘制动力学曲线,可以看出2.5 μm砂纸磨痕的合金氧化速率明显低于90 μm砂纸磨痕的氧化速率.利用扫描电镜观察氧化膜表面形貌,显示粒状的氧化物在2.5 μm砂纸磨痕合金表面生成,而刻面状的氧化物在90 μm砂纸磨痕合金表面形成.XRD分析表面,在2.5 μm砂纸磨痕合金表面生成的氧化物为Cr2O3,在90 μm砂纸磨痕表面形成的氧化物为NiO.结果表明：平滑的Ni-20Cr合金表面有利于生成保护性的Cr2O3而不发生脱落,具有优良的抗氧化性能.     

场效应纳电子晶体管的构造和电学特性测量

研究了场效应纳电子晶体管构造过程中金属电极的结构设计,源-漏电极高度、SiO₂绝缘层厚度以及金属电极选材等因素对器件性能有关键的影响。在此基础上测量了单壁碳纳米管束的场效应行为,构造成功基于单壁碳纳米管束的场效应晶体管。     

Self-assembly of micro parts on normal glass substrate

Fluidic self-assembly is an approach by which micro parts less than one millimeter in size can be driven by the capillary force of a certain adhesive liquid and be fixed onto the desired sites on some substrates. Normal glass with the composition of Na2SiO3CaSiO34SiO2 has been widely used in fluidic microelectromechanical systems (MEMS) and bio-MEMS devices. We investigate the MEMS self-assembly experiment on normal glass substrate. The results of scanning electron microscopy (SEM) show that micro-parts of 400 μm400 μm squares can be precisely assembled in the expected area of the normal glass substrate.     

Ce改性Ti基PbO_2电极的制备及电催化氧化4—氯酚的研究

采用电沉积法制备了Ti基PbO2电极(Ti/PbO2)和Ce改性Ti基PbO2电极(Ti/PbO2—Ce).利用扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法对改性前后的电极进行表征,并考察电极的电催化氧化能力.实验结果表明:Ti/PbO2—Ce电极具有比Ti/PbO2电极更小的晶粒尺寸和更高的电催化氧化降解有机物污染物能力.Ti/PbO2—Ce电极电催化氧化降解4—氯酚(4—CP)2 h后,溶液的BOD5/COD值由0.03升高到0.48,有效地提高了4—CP废水的可生化性.     

铅酸蓄电池正极添加剂的研究

对不同添加剂的铅蓄电池正极性能进行了研究。采用６Ｖ－６Ａｈ电池在确保电池性能受正极控制的条件下,测定了含不同添加剂的正极活性物质利用率及电池的湿储存性能,并采用电子扫描电镜法观察了这些电极的表面形态。实验结果表明,导电纤维添加剂可明显提高电极的活性物质利用率,而某些硫酸盐添加剂可显著提高电池的储存性能。     

一种微型直接甲醇燃料电池的制作与测试

微型直接甲醇燃料电池(micro direct methanol fuel cell,μ-DMFC)具有发电效率高、环境污染少、安全、携带方便等优点,在小型民用电源和单兵携带电源上具有广泛的应用.讨论了微型直接甲醇燃料电池(micro direct methanol fuel cell,μ-DMFC)的特点,研究了运用微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)工艺,设计并且制作μ-DMFC的过程.主要是运用MEMS 工艺制作μ-DMFC的流场板;制备膜电极(membrane electrode assembly,MEA);通过改进μ-DMFC的封装结构,采用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)和金属夹具对μ-DMFC进行封装,有效地避免甲醇的渗漏;并且通过测试μ-DMFC的I-V特性,比较了不同封装结构下,μ-DMFC的电性能.实验结果表明,封装结构改进后的μ-DMFC,最大电流密度为14.82 mA/cm2,最大输出功率为0.661 mW.     

PuNi3和Ce2Ni7型贮氢合金电极容量衰减的交流阻抗谱分析

测试不同循环状态下PuNi3和Ce2Ni7型贮氢合金电极在放电深度为50%条件下的电化学交流阻抗谱,分析电极反应的等效电路图.结果表明,随循环次数的增加,PuNi3型合金和Ce2Ni7型合金电极的表面电荷反应阻抗(R4)和接触阻抗(R2,R3)均随循环次数的增加呈先减小后增大的趋势,且PuNi3型合金电极表面电荷反应阻抗(R4)较Ce2Ni7型合金电极先达到最小值.在后期循环过程中,PuNi3型合金电极的表面电荷反应阻抗(R4)及颗粒之间的接触阻抗(R2,R3)均明显大于Ce2Ni7型合金电极,这说明PuNi3型合金电极在循环过程中的腐蚀与粉化均比Ce2Ni7型合金电极严重.