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不同電極對(duì)薄膜擊穿電壓、擊穿電流的影響
1.擊穿裝置
擊穿實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-4所示，在室溫250C的條件下，為了研究不同電場(chǎng)分布對(duì)聚丙烯薄膜擊穿特性的影響，本文分別研究了不同電極結(jié)構(gòu)和不同電極間距對(duì)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(duì)聚丙烯薄膜擊穿特性的影響，分別采用經(jīng)過極化/去極化Oh,2h,6h和lOh的聚丙烯試樣和添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)驗(yàn)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(shè)置為2mm,4mm和6mm。實(shí)驗(yàn)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)接采樣電阻后確保可靠接地。實(shí)驗(yàn)過程中，控制高壓直流變壓器以500V/s的速率進(jìn)行升壓，直至試樣發(fā)生擊穿并記錄下此時(shí)的擊穿電壓值。為了減小擊穿實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散性，每組擊穿實(shí)驗(yàn)進(jìn)行20次。擊穿電流的波形通過1.2SZ的采樣電阻和型號(hào)為EDS102C的示波器采集獲得。擊穿區(qū)域的圖像通過高分辨率工業(yè)相機(jī)拍照獲得，后通過圖像處理技術(shù)進(jìn)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(zhì)材料在某一時(shí)刻的故障或者擊穿的可能性，所以韋伯分布法被廣泛地應(yīng)用在擊穿電壓的數(shù)據(jù)處理中。本文采用兩參數(shù)的韋伯分布方法，以分析在不同極化/去極化程度、不同電場(chǎng)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(jì)密度函數(shù)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(cè)量的擊穿電壓值，a是尺度參數(shù)，即當(dāng)介質(zhì)擊穿的累積概率為63.2%時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值。刀為形狀參數(shù)，反映了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散性，當(dāng)?shù)吨翟酱髸r(shí)，表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散性越小，而當(dāng)?shù)吨翟叫r(shí)，表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分散性越大。本文利用Minitab軟件進(jìn)行韋伯分布的統(tǒng)計(jì)分析，其中單側(cè)置信區(qū)間為95%。
