終端表面電場(chǎng)的直接影響因素

終端表面電場(chǎng)的直接影響因素 電機(jī)保護(hù)器 研究表明，終端表面電場(chǎng)不僅取決于表面造型及終端環(huán)結(jié)構(gòu)，而且極大地受到表面保護(hù)材料帶電狀況的直接影響。因此，介質(zhì)的帶電和控制是電力電子器件表面絕緣材料最重要的介電特性，引起了國(guó)內(nèi)外研究者廣泛關(guān)注 2研究?jī)?nèi)容半導(dǎo)體器件表面的帶電主要包括接觸帶電和駐極帶電。 接觸帶電是介質(zhì)與半導(dǎo)體相接觸時(shí)由于其表面對(duì)電子的得失能力有所差異，而在界面上發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致表面保護(hù)材料帶有一定的電荷；駐極帶電則是介質(zhì)在強(qiáng)場(chǎng)高溫下介質(zhì)中離子輸運(yùn)而形成的表面電荷分離所引起的，它是影響高壓硅半導(dǎo)體表面電荷和電場(chǎng)分布穩(wěn)定性的主要因素。 3實(shí)驗(yàn)研究 3.1接觸帶電主要實(shí)驗(yàn)方法有兩種： 電荷分離測(cè)定法； 激光探針測(cè)定表面電場(chǎng)耗盡區(qū)擴(kuò)展判定法。 實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果分述如下： （ 1）電荷分離測(cè)定法它是采用兩種介質(zhì)直接接觸然后分離，接著再測(cè)量介質(zhì)上帶電電位的方法確定其帶電狀態(tài)。對(duì)表面電荷量的精確定量需要嚴(yán)格控制環(huán)境溫度、濕度、接觸壓力、接觸時(shí)間，同時(shí)對(duì)介質(zhì)材料的表面態(tài)要進(jìn)行控制。目前對(duì)介質(zhì)材料表面電子態(tài)的控制還難以解決，因此只能將實(shí)驗(yàn)條件控制在環(huán)境溫度 10 、濕度40%、一定接觸壓力和接觸時(shí)間條件下進(jìn)行。 采用 SD-8303表面電位計(jì)的正負(fù)偏轉(zhuǎn)定性地確定接觸后材料表面的帶電電荷的極性。 研究試樣制備方法如下： SP（聚脂改性硅漆）將 SP涂覆在直徑80mm的玻璃圓片上，在甩膠機(jī)上均勻甩膠后，在室溫下放置約半小時(shí)后使之均勻；然后按 SP的固化工藝，在 80 下固化 4小時(shí)， 120 下固化 4小時(shí)， 190 200 下固化 12小時(shí)，得到厚度約為數(shù)十微米的 SP膜。 熱固化有機(jī)硅凝膠以含乙烯基和含硅氫鍵的硅有機(jī)材料的 JUSA組份與 JUSB組份以一定比例充分混合，抽真空脫氣后，涂在玻璃圓片上，甩膠后靜置于室溫中半小時(shí)使之均勻，然后在 155 固化 1小時(shí)后得到熱固化有機(jī)硅凝膠膜。 光固化有機(jī)硅凝膠使用 JUSA組份，即純乙烯基硅油與光固化引發(fā)劑的復(fù)合介質(zhì)，通過(guò)相同的涂膜及甩膠處理后，在 500W紫外線燈下照射 10分鐘，得到光固化的有機(jī)硅凝膠膜。光固化硅凝膠膜聚合為乙烯基交聯(lián)結(jié)構(gòu)，但其中不含硅氫鍵，這是光固化有機(jī)硅凝膠與熱固化有機(jī)硅凝膠在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別。 硅橡膠分別將硅橡膠 GD406、 408和硅橡膠 703通過(guò)涂膜和甩膠處理后，按照其規(guī)定的固化工藝，在 80 濕度較高的環(huán)境中固化 4小時(shí)，在本研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的資助 120 下固化 4小時(shí)，最后在 180 190 下固化 4小時(shí)，得到硅橡膠GD406、 408和 703膜。 采用高度提純聚酯改性漆 SP，可以降低導(dǎo)電離子濃度或提高 SP固化溫度，以使其分子結(jié)構(gòu)緊密來(lái)提高材料絕緣電阻率，從而減弱高溫高場(chǎng)強(qiáng)下的離子輸運(yùn)，使器件的表面耗盡區(qū)穩(wěn)定。 提高表面耐壓的高溫穩(wěn)定性 4結(jié)論通過(guò)對(duì)常用電力電子器件表面保護(hù)材料帶電特性及機(jī)理的研究得出： 保護(hù)材料用于半導(dǎo)體表面時(shí)，介質(zhì)中有兩種帶電，它們對(duì)器件表面電特性具有重大的影響； 通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究獲得了常用保護(hù)材料的接觸帶電序列，發(fā)現(xiàn)保護(hù)材料帶電特性與其結(jié)構(gòu)組成有密切的關(guān)系，主鏈及側(cè)基基團(tuán)的不同使得材料帶電會(huì)有重大改變； 保護(hù)材料與硅半導(dǎo)體器件表面的接觸帶電情況與保護(hù)材料和石英的接觸帶電一致，證明硅片表面的 SiO2層決定了硅片在帶