氧化鋁陶瓷的陷阱分布對其真空中沿面閃絡特性的影響.pdf

1、絕緣子在遠低于自身以及相同真空間隙的擊穿強度下就會發(fā)生沿面擊穿,這種沿面閃絡現(xiàn)象嚴重制約著真空電氣系統(tǒng)的絕緣性能.因此,研究真空中絕緣子沿面閃絡現(xiàn)象及其形成機理,尋找提高其閃絡電壓的方法,無論對于絕緣擊穿的理論研究還是實際絕緣子的工程應用都有十分重要的意義.該文以真空絕緣體系中最常用的絕緣材料—高純度氧化鋁陶瓷材料(氧化鋁含量在99％以上)為研究對象,通過對三個不同的燒結溫度、三種不同添加劑等12類陶瓷試品在沖擊電壓(0.7/4μs)作

2、用下真空中的沿面閃絡特性、表面帶電特性的試驗,結合熱刺激電流試驗,研究了加壓方式、表面帶電、陷阱分布等因素對陶瓷材料真空中沿面閃絡性能的影響;從能帶理論出發(fā),探索了它們之間的內在聯(lián)系.首先利用自行研制的TSC系統(tǒng)對12類陶瓷試品開展了TSC試驗,根據(jù)試驗結果得到了陷阱電荷量和陷阱深度這兩個參數(shù),分析了燒結溫度和添加劑對介質陷阱的影響.將不同電壓階段下陶瓷介質的表面帶電特性同它的陷阱特性結合起來進行研究.觀測到未經(jīng)閃絡處理的某些種類的試品

3、表面電荷隨電壓升高發(fā)生由負到正的變化,同時發(fā)現(xiàn)在閃絡處理前后它們的表面帶電特性不同.提出了真空中陶瓷介質表面帶電的新機制.在低電場作用下,電極注入自由載流子到介質中,自由載流子可在介質的物理吸附表面態(tài)中移動.隨著外電場提高,介質—真空—電極三者交界處開始發(fā)射電子,表面帶電將由表面態(tài)、材料的二次電子發(fā)射特性、介質本身的陷阱結構共同決定.隨著介質表面物理吸附表面態(tài)的破壞,材料的二次電子發(fā)射特性和固體本身的陷阱將主導介質的表面帶電.淺陷阱占優(yōu)

4、的陷阱結構很可能是使介質表面帶負電的主要原因.研究了加壓方式對試品沿面閃絡性能的影響.在首輪閃絡試驗中,當加壓過程跳過某些電壓等級時,會使試品閃絡電壓提高.它可能是通過直接影響介質表面帶電情況實現(xiàn)的.經(jīng)閃絡處理后試品的閃絡電壓比首輪的要高,并和加壓方式無關.分析認為這是由于表面吸附氣體被消除的緣故.通過研究介質的陷阱、表面電荷極性、表面電荷量以及閃絡發(fā)展過程,該文發(fā)現(xiàn),當介質的陷阱電荷密度越大,它的表面電荷量越多,它的閃絡性能就越差.陷