鐵電陶瓷堆三相點的電子發射機理研究

《鐵電陶瓷堆三相點的電子發射機理研究》是依託西安交通大學，由馮玉軍擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：鐵電陶瓷堆三相點的電子發射機理研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：馮玉軍
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

鐵電陶瓷堆在高功率脈衝電源、大應變換能器和高儲能電容器等器件中有重要的套用。鐵電陶瓷堆沿面閃絡擊穿問題是套用中需要解決的技術瓶頸，提高鐵電陶瓷堆的沿面閃絡電壓將有助於提高輸出功率和工作可靠性。 鐵電陶瓷堆中，由鐵電陶瓷、絕緣封裝材料和金屬電極交匯形成的三相點，是引起鐵電陶瓷堆沿面閃絡電擊穿的重要原因之一。本項目研究鐵電陶瓷堆的組成材料性能和界面狀態對三相點電場分布和電場增強效應的影響，研究三相點的電子發射機理和發射特性。分析影響鐵電陶瓷堆三相點電場強度增強和電子發射的材料和物理因素。在此基礎上，研究消除三相點的電子發射、提高鐵電陶瓷堆沿面閃絡電壓的技術途徑。該項目研究工作將有助於確定造成鐵電陶瓷堆沿面閃絡擊穿的原因和條件，為探索提高鐵電陶瓷沿面閃絡電壓的方法提供科學理論依據和技術指導。

結題摘要

本項目是國家自然科學基金委和中國工程物理研究院聯合資助的課題，是中國工程物理研究院提出的培育方向研究課題。根據本項目申請書和任務書的要求，本項目主要研究內容是：研究鐵電陶瓷堆三相點處的電場分布和影響電場分布的材料以及物理因素，研究絕緣封裝材料的介電性能和界面狀態對電子發射的影響，在此基礎上探索提高鐵電陶瓷堆的沿面閃絡電壓的技術途徑。 本項目取得的重要研究結果是： 1、建立了鐵電陶瓷堆三相點的物理模型，推導出三相點處的電場強度隨三相點夾角和材料介電常數的數學關係，定量描述了三相點的形狀和材料介電常數對電場強度的影響。測定了電場、壓力和溫度等外界條件對鐵電陶瓷的極化強度、介電常數和體積的影響。 2、測定了鐵電陶瓷的電子發射特性和耐電擊穿強度，通過實驗驗證了影響鐵電陶瓷堆電場強度變化因素的理論分析，從理論和實驗兩方面確定了鐵電陶瓷堆的電擊穿微觀機理和影響因素； 3、實驗上證實採用高介電常數塗覆材料作為中間過渡層可以平滑鐵電陶瓷堆三相點電場增強抑制電子發射的推測，明確了提高鐵電陶瓷堆的沿面閃絡擊穿電壓的技術途徑。 4、在本項目研究工作基礎上，根據中國工程物理研究院套用需求，開展了高壓絕緣封裝材料的研究工作，研製出在高電場下具有高介電常數和半導特性的新型高壓有機複合絕緣封裝材料，彌補了目前高壓絕緣封裝材料的缺點。通過本項目資助，在國際重要刊物發表研究論文7篇（SCI收錄），申報國家發明專利1項，與中國工程物理研究院聯合培養青年科技人員和博士研究生1名。完成了本項目計畫書和中國工程物理研究院任務書的要求，並且在此基礎上根據中國工程物理研究院的套用需求開展了進一步的研究工作。