《納秒脈衝固體電介質擊穿特性及機理》是對作者在脈衝功率技術領域十餘年工作的總結，同時介紹部分國內外優秀研究成果，是一部集理論分析、實驗研究、設計方法為一體的實用性著作。
基本介紹
- 書名：納秒脈衝固體電介質擊穿特性及機理
- 作者：趙亮
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2022年8月1日
- 頁數：264 頁
- ISBN：9787030728708
- 字數：348000
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書是對作者在脈衝功率技術領域十餘年工作的總結，同時介紹部分國內外優秀研究成果，是一部集理論分析、實驗研究、設計方法為一體的實用性著作。全書共7章，第1章為緒論；第2～5章介紹納秒脈衝固體電介質的擊穿特性，涉及單脈衝擊穿特性、累積擊穿特性、壽命評估、絕緣結構的失效等內容；第6章為納秒脈衝固體電介質擊穿機理；第7章為混合絕緣結構設計方法。全書圍繞“特性—機理—設計”的總體思路，以實際套用為牽引，著眼於解決高壓絕緣結構在設計、套用、評估中所面臨的問題，介紹固體絕緣研究領域的**學術成果，內容翔實、邏輯清晰、概念明了、數學推導詳略得當。
圖書目錄
前言
主要符號表
第1章 緒論 1
1.1 固體電介質擊穿現象 1
1.2 固體電介質經典擊穿研究現狀 2
1.3 納秒脈衝固體電介質擊穿研究進展 4
參考文獻 7
第2章 納秒脈衝固體電介質的單脈衝擊穿特性 10
2.1 電介質厚度對擊穿閾值的影響 10
2.1.1 厚度效應實驗 10
2.1.2 從Weibull分布得出的理論公式 14
2.1.3 本節公式與Martin公式的異同 16
2.2 電介質厚度效應的物理機制 17
2.2.1 引言 18
2.2.2 不同厚度關係的比較 20
2.2.3 負冪指數關係的物理機制 23
2.2.4 負冪指數的影響因素及物理含義 28
2.3 電介質尺寸效應的統一表達式 31
2.3.1 引言 31
2.3.2 統一表達式的理論依據 33
2.3.3 統一表達式的實驗支撐 37
2.3.4 形狀參數β的取值 39
2.4 擊穿閾值與聚合物種類之間的關係 41
2.4.1 固體電介質的極化機理 42
2.4.2 聚合物種類與擊穿閾值的關係 43
2.4.3 實驗驗證 48
2.5 脈衝寬度對擊穿閾值的影響 49
2.5.1 引言 49
2.5.2 脈寬效應實驗 50
2.5.3 脈寬效應擬合的理論基礎 51
2.5.4 脈寬效應的物理機制 54
2.5.5 冪指數s的取值 57
2.6 電極和脈衝極性等因素對擊穿閾值的影響 60
2.6.1 電極材料因素 60
2.6.2 電極形狀因素 63
2.6.3 脈衝極性因素 64
2.7 小結 65
參考文獻 66
第3章 納秒脈衝固體電介質的累積擊穿特性 71
3.1 納秒脈衝下聚合物的累積擊穿 71
3.1.1 累積擊穿的基本圖像 71
3.1.2 累積擊穿的基本特徵 76
3.2 放電通道的引發 79
3.2.1 引言 79
3.2.2 低濃度域的直觀圖像 79
3.2.3 低濃度域的形成機制 81
3.3 放電通道的增長 84
3.3.1 引言 84
3.3.2 電樹枝生長的數學模型 85
3.3.3 模型的三種解 89
3.3.4 實驗驗證 93
3.3.5 電樹枝生長的物理本質 95
3.3.6 電樹枝生長模型的討論 98
3.4 累積擊穿中的熱效應 100
3.4.1 氣隙充放電模型 101
3.4.2 氣隙放電導致的放電通道增長 104
3.4.3 重頻脈衝下的放電通道增長 106
3.4.4 氣隙充放電模型的討論 109
3.5 長、短脈衝累積擊穿對比 109
3.5.1 長脈衝下的累積擊穿圖像 109
3.5.2 長、短脈衝下累積擊穿圖像的異同點 111
3.5.3 長脈衝下絕緣材料的累積擊穿機理 113
3.6 小結 115
參考文獻 116
第4章 納秒脈衝下絕緣結構的壽命 120
4.1 概述 120
4.1.1 壽命的定義和指標 120
4.1.2 可靠度公式 121
4.2 壽命公式 124
4.2.1 引言 124
4.2.2 理論壽命公式 125
4.2.3 壽命公式驗證 132
4.3 高可靠度壽命公式 135
4.4 多物理場壽命公式 136
4.4.1 平均電場對壽命的影響 136
4.4.2 機械應力對壽命的影響 138
4.4.3 外施電場和機械應力場下的多物理場壽命公式 140
4.4.4 套用舉例 141
4.5 壽命評估 143
4.6 壽命與尺寸效應之間的相互聯繫 146
4.6.1 理論關聯 146
4.6.2 m參數的取值 147
4.6.3 m參數的影響因素 149
4.6.4 兩點討論 151
4.7 小結 152
參考文獻 152
第5章 納秒脈衝下固體絕緣結構的失效 155
5.1 概述 156
5.1.1 早期工作 156
5.1.2 實驗驗證 159
5.2 油-固界面的蟲孔效應 162
5.2.1 體擊穿閾值和沿面閃絡閾值變化趨勢 162
5.2.2 油-固界面的臨界脈寬 163
5.2.3 累積脈衝下的臨界脈寬 165
5.2.4 短脈衝下固體絕緣結構的失效 166
5.3 固體-真空界面的蟲孔效應 169
5.3.1 真空沿面閃絡閾值變化趨勢 169
5.3.2 真空界面蟲孔效應的發生條件 170
5.3.3 實例分析 172
5.4 固-氣界面的穿刺現象 173
5.4.1 穿刺現象發生的條件 173
5.4.2 實例分析 174
5.5 臨界脈寬對固體絕緣設計的意義 175
5.5.1 引言 175
5.5.2 臨界脈寬的物理機制 176
5.5.3 臨界脈寬的影響因素 178
5.5.4 固體絕緣設計的一般原則 183
5.6 小結 183
參考文獻 184
第6章 納秒脈衝固體電介質擊穿機理 188
6.1 局部放電和體擊穿 188
6.1.1 電子碰撞電離判據 188
6.1.2 局部放電和體擊穿的區別與聯繫 190
6.2 改進的電子雪崩擊穿模型 191
6.2.1 引言 191
6.2.2 基本物理模型 193
6.2.3 擊穿閾值公式 194
6.2.4 分析比較 200
6.3 電子雪崩擊穿中的形成時延 203
6.3.1 引言 203
6.3.2 電擊穿與熱擊穿的時間分界點 205
6.3.3 形成時延公式 208
6.4 小結 212
參考文獻 212
第7章 混合絕緣結構設計方法 215
7.1 統一閾值公式 215
7.1.1 引言 215
7.1.2 統一閾值公式的推導 218
7.1.3 統一閾值公式的支撐 220
7.1.4 統一閾值公式與其他絕緣公式的比較 224
7.1.5 實際套用 227
7.2 基於可靠度的混合絕緣結構設計方法 228
7.2.1 常見混合絕緣結構 228
7.2.2 不同絕緣形式的歸一化外施電場 229
7.2.3 混合絕緣結構設計的一般步驟 232
7.3 舉例套用 233
7.3.1 給定條件 233
7.3.2 設計步驟 234
7.4 小結 236
參考文獻 236
附錄 241
附錄Ⅰ 常見聚合物中英文對照表 241
附錄Ⅱ 常態分配與Weibull分布簡介 242
附錄Ⅲ 常見聚合物有效介電常數的計算 246
附錄Ⅳ 脈衝寬度效應理論關係推導 250
附錄Ⅴ 電樹枝生長數學模型的三種求解 253
附錄Ⅵ 短脈衝下常見絕緣形式擊穿公式歸納 255
附錄Ⅶ 短脈衝下不同放電形式的相似性 259
參考文獻 263
彩圖
