皮秒脉冲激光诱导压力波法测量金属化薄膜空间电荷

金属化薄膜是重要的电容器卷绕材料,研究空间电荷效应对其绝缘性能提升至关重要。该文搭建皮秒脉冲激光诱导压力波(laser induced pressure pulse,LIPP)法空间电荷测量系统,以12和6μm厚金属化双向拉伸聚丙烯(biaxially oriented polypropylene,BOPP)薄膜为例,获得其在直流电场下的空间电荷分布。结果可知:同极性电荷量随施加电场增加,在强电场下存在非线性空间电荷效应;金属镀层一侧接负极条件非线性效应更强,但仍弱于薄膜与电极物理接触侧(非金属化一侧),后者向介质内部注入电荷明显,说明金属蒸镀较物理接触可以减弱界面电荷效应;随薄膜厚度减小,获得空间电荷峰宽度减少而峰前沿增加。所得结果证实了皮秒脉冲LIPP法测量10μm及以下金属化薄膜空间电荷分布的可行性,并为研究其空间电荷效应、绝缘性能优化提供一定参考。

聚乙烯与聚丙烯中空间电荷注入特性的比较

为研究聚乙烯与聚丙烯中空间电荷注入特性,比较不同电极材料对空间电荷注入特性的影响,使用激光诱导压力波法研究了不同电极材料下2种试样中空间电荷注入及迁移情况,电极选取的是掺有碳黑的乙烯与乙酸乙烯共聚物半导电电极和铝电极。试验结果表明:在使用半导电电极的情况下聚乙烯及聚丙烯试样均有空间电荷的注入与迁移,其中聚乙烯试样中载流子的迁移率要明显高于聚丙烯试样;对于蒸镀有铝电极的2种试样则空间电荷注入明显减少;2种试样在不同电极情况下载流子在阴极的注入量均要大于阳极处的注入量。针对上述现象该研究从能带理论出发给出了相应解释:试样材料电子亲和力越高越容易注入电子;电场作用下材料能带的倾斜造成了载流子注入量在阴极和阳极处的差异;试样中载流子迁移率的差别则是因为材料内部陷阱数与深度的不同造成的。