不同電極對薄膜擊穿電壓、擊穿電流的影響

1.擊穿裝置

擊穿實驗裝置如圖2-4所示，在室溫250C的條件下，為了研究不同電場分布對聚丙烯薄膜擊穿特性的影響，本文分別研究了不同電極結構和不同電極間距對聚丙烯薄膜擊穿電壓、擊穿電流以及擊穿圖像的影響。另外，為了研究不同極化/去極化程度和不同組分的納米氧化鎂對聚丙烯薄膜擊穿特性的影響，分別采用經過極化/去極化Oh,2h,6h和lOh的聚丙烯試樣和添加質量分數為0.5%,1%,1.5%和2%納米氧化鎂的聚丙烯試樣。針一棒電極和針一針電極作為實驗電極使用，其中針電極的曲率半徑為0.5mm，棒電極的直徑為10mm。電極間距分別設置為2mm,4mm和6mm。實驗開始前，將試樣裁剪為20mmX20mm的尺寸，并用夾片將其固定在針電極(高壓電極)附近，棒電極(地電極)接采樣電阻后確?？煽拷拥?。實驗過程中，控制高壓直流變壓器以500V/s的速率進行升壓，直至試樣發生擊穿并記錄下此時的擊穿電壓值。為了減小擊穿實驗數據的分散性，每組擊穿實驗進行20次。擊穿電流的波形通過1.2SZ的采樣電阻和型號為EDS102C的示波器采集獲得。擊穿區域的圖像通過高分辨率工業相機拍照獲得，后通過圖像處理技術進行定量的分析。

2.擊穿電壓的處理：

由于擊穿電壓具有較大的分散性，而韋伯分布方法作為一種最著名的分布模型，可以用來反映電介質材料在某一時刻的故障或者擊穿的可能性，所以韋伯分布法被廣泛地應用在擊穿電壓的數據處理中。本文采用兩參數的韋伯分布方法，以分析在不同極化/去極化程度、不同電場分布和不同組分的納米氧化鎂下聚丙烯薄膜的擊穿電壓。其累計密度函數可用以下公式(3-1)表示。

其中P(v)是介電擊穿的累積概率，v是測量的擊穿電壓值，a是尺度參數，即當介質擊穿的累積概率為63.2%時對應的電壓值。刀為形狀參數，反映了實驗數據的分散性，當刀值越大時，表明實驗數據的分散性越小，而當刀值越小時，表明實驗數據的分散性越大。本文利用Minitab軟件進行韋伯分布的統計分析，其中單側置信區間為95%。