Электропроводность и разрядные характеристики неорганических диэлектриков с полупроводящим покрытием

• Автор: Лебедь, Константин Валерьевич
• Шифр специальности: 05.09.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Введение
ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Электрический разряд по поверхности твердых диэлектриков (Литературный обзор)
1.1 Классификация электрических полей
1.2 Разряд по поверхности диэлектрика
1.3 Влияние различных факторов на разряд по поверхности диэлектриков
1.3.1 Вид и давление газа, жидкие среды
1.3.2 Влияние температуры
1.3.3 Материал и конфигурация электродов
1.3.4 Контакт диэлектрик-электрод
1.3.5 Профиль и геометрические размеры диэлектрика
1.4 Повышение рабочей напряженности изоляционных конструкций
Глава 2. Методика и экспериментальная техника для исследования электрофизических свойств диэлектриков
2.1 Оборудование для ионной имплантации материалов и выбор режима модификации
2.2 Методы и экспериментальная техника для измерения диэлектрических свойств материалов
2.2.1 Стенд для измерения диэлектрических свойств материалов при высоких температурах «Пирон-1»
2.2.2 Стенд для высоковольтных испытании диэлектриков при высоких температурах «Пирон-2»
2.3 Методика измерений
2.3.1 Измерение объемных диэлектрических свойств
2.3.2 Измерение поверхностной проводимости диэлектриков
2.4 Погрешность измерений
Глава 3. Электрофизические свойства модифицированных
диэлектриков
3.1 Влияние вида легирующих ионов
3.2 Флюенс легируемых ионов
3.3 Постимплантационная термообработка
3.4 Температура подложки
3.5 Режим ионного перемешивания
Глава 4. Математическое моделирование
4.1 Аналитический расчет полупроводящего слоя
4.2 Моделирование в среде Сопшої МиШрІїузісз
Глава 5. Экспериментальные исследования
5.1 Методика проведения эксперимента
5.2 Характеристики поверхностного пробоя образцов с полупроводящим слоем, полностью перекрывающим разрядный промежуток
5.3 Зависимость напряжения перекрытия от концентрации
проводящей примеси в модифицированном слое
5.4 Характеристики поверхностного пробоя при частичном закрытии изоляционного промежутка полупроводящим слоем
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение ГГ
Приложение III

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Развитие современного энергетического комплекса стимулирует создание мощных высоковольтных электрофизических установок, что, в свою очередь, предъявляет более высокие требования ко всем узлам таких установок, в том числе и к изоляционным конструкциям. К материалам, наиболее удовлетворяющим такие требования, относят неорганическую керамику, что связано с ее высокими электрофизическими характеристиками.
Одной из основных задач повышения надёжности работы электрофизического оборудования и уменьшения его габаритов является оптимизация изоляторов. Наиболее эффективное использование изоляции достигается в конструкциях с однородной напряженностью электрического поля. В большинстве узлов электротехнических устройств изоляция работает в неравномерных электрических полях, где ее отдельные участки несут повышенную электрическую нагрузку. Это может привести к быстрому разрушению таких участков и изолятора в целом. Снижения напряженности поля можно добиться изменением ёмкости или активной проводимости её отдельных участков. К способам снижения напряженности поля относят выбор формы электродов и диэлектрика, применение внешних и внутренних экранов, применение конденсаторных обкладок, нанесение покрытий на электроды, применение барьеров, градирование изоляции, нанесение полупроводящих покрытий, использование активных делителей напряжения. Одним из наиболее простых способов выравнивания электрического поля является нанесение полупроводящих покрытий.
В качестве перспективного способа снижения поверхностного сопротивления рассматривается ионно-термическая модификация (облучение поверхности диэлектрика ускоренными ионами и последующая термообработка), т.к. обеспечивает высокую адгезию полупроводящего слоя
применяется в проходных изоляторах. Схема таких конструкций, в которых полупроводящее покрытие используется для снижения максимальной напряженности электрического поля, приведена на рисунке 1.10.
у/ууЛ. 1 1■ * а)
А В і а X
ЙЯЙ& *

Еа=Ев
с покрътием
Е7о | ► 1 С}}СІЗС И Ь И Ь >

оГх (ІХ
Рисунок 1.10. Конструкция с регулированием электрического ПОЛЯ с помощью полупроводящего покрытия: а - эскиз конструкции (на участке АВ - покрытие); б - график изменения напряженности вдоль поверхности твердой изоляции; в — схема замещения.
В этой конструкции, полупроводящее покрытие создает участок длинной /„ с удельным поверхностным сопротивлением ря«р.,-, где р, -удельное поверхностное сопротивление изоляции без покрытия. При отсутствии покрытия распределение электрического поля вдоль поверхности твердой изоляции определяется удельным поверхностным сопротивлением и емкостью единицы поверхности диэлектрика относительно нижнего электрода С„-г0-гМ (рисунок 1.10, в), где е1 и с/ - соответственно относительная диэлектрическая проницаемость и толщина твердой изоляции.