结合电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量的空间电荷包迁移行为的研究

空间电荷包现象是一种特殊的空间电荷现象,具体表现为空间电荷以包的形态沿着极化电场的方向进行迁移.目前针对空间电荷包现象的研究还存在一些不足,研究的对象通常集中在聚乙烯及其交联产物中的正极性空间电荷包.本文提出了一套用于负极性空间电荷包特性研究的一体化实验系统,可进行电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量相结合的实验研究,并简要介绍了该系统的结构与功能.该系统适用于不同厚度范围的各类绝缘电介质样品在不同电场下的实验研究.本文使用该实验系统初步研究了在不同外加电场(15,20,2.5,30 kV/mm)下聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品内负极性空间电荷包的迁移行为,并从实验结果中提取了负极性载流子;(电子)的迁移特性.聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品中电子的迁移速率均存在随着电场的增加而减小的负微分迁移率现象,聚丙烯中该现象出现的阈值电场约为26.0 kV/mm,聚甲基丙烯酸甲酯中该现象出现的阈值电场约为19.5 kV/mm,消失的截止电场约为27.5 kV/mm.

聚乙烯微观形态及表面形貌对其空间电荷包特性的影响

聚乙烯的热压冷却条件会显著影响聚乙烯的微观形态,而聚乙烯在热压过程中,其表面会由于不同的基底材料而可能形成附生结晶层,从而具有不同的表面形貌,为探讨它们对空间电荷特性的影响,使用不同的基底材料制备了不同表面形貌的聚乙烯试样,研究了聚乙烯不同表面形貌的形成过程及其显微特征。利用不同的降温速率得到了两种表面形貌下不同微观形态的试样,结合微观形态对不同表面形貌的聚乙烯进行了空间电荷测量分析,在高场强下进行了其空间电荷包特性的研究,发现微观形态和表面形貌对聚乙烯的空间电荷包的极性、运动特性等都具有重要的影响。

形态对聚乙烯中空间电荷包运动特性的影响

空间电荷相关研究是直流电介质材料特性研究的重要领域,聚乙烯则是主要的内绝缘材料之一。为了对高压直流条件下聚乙烯中的空间电荷现象进行深入研究,应用电声脉冲法空间电荷测量系统对高场强下低密度聚乙烯中的空间电荷现象进行测量,观察到了空间电荷包现象。研究结合不同热处理方法得到了不同微观形态的聚乙烯试品,并在不同场强下结合微观形态的变化对低密度聚乙烯的空间电荷包运动速率进行了分析。结果表明,聚乙烯的微观形态对空间电荷包特性有显著的影响,也对空间电荷包运动速率有明显的影响,结晶度越高,空间电荷包运动速率越小。

聚乙烯载流子迁移率与空间电荷包形成机理

空间电荷包现象是电介质绝缘材料即将发生击穿破坏的重要标志。现有理论分析与仿真结果表明,电介质中载流子迁移率与场强的非线性关系是电荷包形成的重要条件。然而,此非线性关系的物理机制尚不清楚。为此,针对迁移率与场强的非线性关系展开研究,旨在解释聚乙烯材料中空间电荷包的形成机理。基于聚乙烯材料的定域态密度分布函数,利用以跳跃电导方式运动的电子性载流子迁移率公式,计算得到并分析了不同场强、最深陷阱中心能级与陷阱浓度等条件下的迁移率-载流子浓度关系。在迁移率的计算中,采用数值方法计算了Fermi能级,相对于解析近似方法具有更高的精度。迁移率的计算结果印证了陷阱填充效应的存在:随着陷阱不断被填充,新注入的载流子将受陷于较浅的陷阱,从而导致载流子的平均迁移率有较大提高。基于这种陷阱对载流子迁移率的调制作用,通过定性分析得出结论:电荷包运动方向后方的载流子对陷阱的填充效应可以使电荷包前后沿载流子的速度基本一致,从而为空间电荷包的形成和维持提供了一种可能的解释。

低密度聚乙烯中空间电荷包行为

利用激光感应压力波法(LIPP),对低密度聚乙烯中空间电荷包行为的研究发现,当电场强度约为50MV/m时,无论施加正高压还是负高压,总是从阳极产生正极性的空间电荷包并向阴极迁移,而且空间电荷包的宏观迁移率在室温时基本稳定为10^-14m^2/V·s数量级.

一个关于低密度聚乙烯中的电荷包注入的物理模型

低密度聚乙烯在直流电场下的电荷包行为注入的现象已经被多次报导,但其中的原理尚未得到合理的解释.目前针对低密度聚乙烯(LDPE)在直流电场下出现的电荷包行为主要有以下两种观点(1)电极注入的过量电荷在外加电场作用下形成电荷包向另一个电极迁移,在传输过程中电荷包中的电荷不断被材料中的陷阱捕获而逐渐衰减.(2)材料中的杂质分子在局域强场效应作用下离解产生大量载流子,电荷包在移动过程中存在散射与衰减.这两种机制在描述电荷包的行为时都存在一定的困难.作者利用激光压力波法(PWP)对低密度聚乙烯(LDPE)在较低直流电场(约50kV/mm)下的空间电荷包注入现象进行了测量,并尝试从耿氏效应(Gunn)来讨论分析空间电荷包行为.

用电子束辐照注入电荷包研究低密度聚乙烯中的电荷迁移率

通过研究外加电场强度50k V/mm以下低密度聚乙烯中的空间电荷包行为,使用一种多层结构的受辐照的双面粘贴聚氟乙烯薄膜低密度聚乙烯样品,通过电子束辐照在样品内部形成＂波包＂分布,在外加电场强度较低时形成电荷包,使用激光压力波法监测电荷包迁移。结果表明,以电荷包峰值位置为参考点,在样品内实际电场下电荷包平均迁移率分布范围为（0.17～3.01）×10？15m2/（V·s）。通过对不同外加电场强度下的空间电荷包行为的研究得到,电荷包迁移速率与电场强度关系符合负微分迁移率假设模型,从而证明了在较低的电场强度下负微分迁移率模型的正确性。

TDI-CCD图像传感器电荷包总转移效率分析

针对TDI-CCD图像传感器中电荷包的转移损失问题,严格而详细地分析了TDI-CCD图像传感器中电荷包转移过程,建立了TDI-CCD图像传感器的电荷包总转移效率的数学模型.

TDI-CCD图像传感器中电荷包总转移效率分析

TDI -CCD传感器水平和垂直移位寄存器中电荷包转移过程是TDI -CCD传感器所实现的光电转换过程中的一个重要过程。针对TDI -CCD图像传感器中电荷包的转移损失问题 ,首先给出了TDI -CCD传感器中电荷包转移过程的功能框图。然后 ,通过对水平和垂直移位寄存器中电荷包转移过程的严格、详细分析 ,建立了水平和垂直移位寄存器中电荷包转移效率的数学模型。最后 ,建立了TDI-CCD图像传感器的电荷包总转移效率的数学模型 ,给出了电荷包总转移效率的表达式。

聚乙烯空间电荷包行为的形成机理与仿真方法研究

聚乙烯中的空间电荷包行为是空间电荷的一种特殊的输运行为.研究表明,空间电荷包行为由于受材料本身特性、外加电场大小以及环境温度等的影响,导致其产生过程及传输特性上存在较大差异,这些因素给空间电荷包行为产生机理研究带来了较大困难.通过对电荷的电极注入过程、载流子的体内迁移规律及空间电荷与体内陷阱的相互作用机制进行分析,探讨了不同外加电场及不同深度陷阱能级对电荷包行为造成的相关影响,在此基础上建立物理模型来描述电荷包的产生和迁移过程.模型中提出了在高于阈值电场时,载流子迁移速度与电场关系存在负微分迁移率的假设.基于此模型对空间包行为的模拟结果与实验结果取得较好的一致.

低密度聚乙烯中空间电荷包的形成与迁移过程

利用压力波法(pressure wave propagation,PWP),在中低电场下对低密度聚乙烯中的空间电荷包行为的研究发现,施加在样品上的外电场极性变化并不改变空间电荷包的产生和迁移规律,即正负极性的外加电压都是在样品阳极处产生正极性的空间电荷包而且总是向阴极迁移.还对空间电荷包在30～40℃温度下空间电荷包的宏观迁移率、空间电荷包的电荷来源以及电荷的陷阱能级作了探讨.

基于类耿氏效应的低密度聚乙烯中空间电荷包行为的模拟仿真

低密度聚乙烯材料中的空间电荷包现象通常会引起严重电场畸变而影响其击穿特性.本文借鉴半导体中的耿氏效应的负微分迁移率机理来描述电荷包的形成机理,并结合载流子的注入条件及体内陷阱对电荷迁移的影响等因素,对文献中报道的两类外加场强不同且迁移趋势各异的空间电荷包行为进行了模拟仿真,模拟的电荷包大小随电场变化规律,电荷包迁移速率随时间变化规律等与相应实验结果符合.模拟结果表明,产生耿氏效应的负微分迁移率是造成电荷包非弥散传输的主要原因,其与材料电极注入情况及体内陷阱态的共同作用导致了空间电荷包行为迁移的多样性.

空间电荷对低密度聚乙烯电气击穿特性的影响

为解决聚乙烯用作电线电缆绝缘材料时所受空间电荷问题的困扰,采用在低密度聚乙烯(low density po-lyethylene,LDPE)试品上施加直流预电压使其中积聚一定量的空间电荷,然后测量试品击穿强度的方法,研究了空间电荷对LDPE击穿特性的影响。结果表明,与未经过预电压处理的LDPE的击穿强度相比,在经过较低场强(50 kV/mm)预电压处理后,预电压与击穿电压极性相同时击穿强度提高了约9%,极性相异时击穿强度降低约14%;而经过较高场强(150 kV/mm)预电压处理后,预电压时LDPE中出现空间电荷包现象,预电压后同极性击穿强度提高约19%,而异极性击穿强度反而上升约16%。分析认为空间电荷包在LDPE中的运动导致了部分空间电荷的中和,使得空间电荷积聚量减少,同时LDPE中可能的缺陷得到了一定程度的老炼而使介质得到了均匀化,从而使LDPE的击穿强度得到了提高。

拉伸状态下LDPE/SiO_2改性材料的空间电荷特性研究

为深入研究低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)/Si O_2改性材料内部空间电荷的运动特性,利用纳米粒径分别为15和50 nm的Si O_2纳米粒子制备了质量分数为5%的LDPE/Si O_2改性材料,同时制备了拉伸率为10%的样品,利用电声脉冲(pulsed electroacoustic apparatus,PEA)法装置测量了每种样品的空间电荷分布。结果表明:添加Si O_2纳米粒子后,材料中靠近电极处的空间电荷累积由异极性电荷转变为同极性电荷;拉伸后,所有材料内部的空间电荷累积量均出现了增加,并且当拉伸率为10%,质量分数为5%时,LDPE/Si O_2改性材料内部出现了空间电荷大量累积的现象,在材料中心位置处形成了两个不同极性的空间电荷包,15nm粒径改性材料的空间电荷包远小于50nm粒径的改性材料。文中从弧波理论、电荷在改性材料中的受力以及具有不同介电常数材料表面电荷的累积等方面对LDPE/Si O_2改性材料内部的空间电荷包现象进行了详细解释,为深入理解空间电荷在改性材料中的运动特性和分布特性提供参考。

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基于TDI-CCD的红外焦平面探测技术

TDI-CCD器件是近年来发展起来的一种新型光电传感器,与普通线阵CCD相比具有很高的响应度和更高的灵敏度。基于TDI-CCD构成的红外焦平面探测器件灵敏度高,分辨率高,能在更低照度下工作,具有广阔的应用前景。本文详细介绍了它的工作原理及成像特点,并对器件结构、图像时钟、电荷包转移效率、同步控制等技术问题进行了讨论。

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