Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время пленочные полимерные
онденсаторы широко используются в электронных и электротехнических
становках. В процессе эксплуатации конденсатора диэлектрик подвергается
оздействию электрического поля, что обуславливает протекание в нем целого
яда процессов. Во-первых, это процессы накопления и релаксации заряда, с
оторыми связаны абсорбционные характеристики, распределение электрических
олей, определяющее явления пробоя и электрического старения, процессы
лектропереноса. Во-вторых, это явления электроочистки и изменения структуры
іатериала, которые могут изменять весь комплекс электрофизических
арактеристик полимера. ,
В настоящее время среди полимерных конденсаторов наибольший дельный вес составляют конденсаторы из пленок полиэтилентереерталата ПЭТФ). Однако в последнее время все большее внимание уделяется изучению лектрических характеристик пленок поливинилиденфторида (ПВДФ), а также омбинированной изоляции из пленок ПЭТО и ПВДФ, позволяющей существенно величить энергоемкость конденсаторов.
Актуальность изучения закономерностей и механизма этих явлении в
олимерных пленках, широко используемых в производстве пленочных
олимерных кодонсаторов, определяется непрерывным повышением требований
надежности изоляции, расширением областей их применения в условиях
оздействия электрического поля объемного заряда.
Цель и задачи работы. Целью выполненой и представленной работы вляется изучение электрофизических процессов в пленках ПЭТФ. ПВДФ и іногослоИньїх системах на их основе, связанных с накоплением и релаксацией аряда, с воздействием электрического поля и повышенной температуры, выра-отка практических рекомендаций по повышению качества конденсаторов и іетодов оценки их характеристик. В соответствии с поставленной целью сновными задачами работы являются:
' исследование природы заряда и механизмов его накопления и релаксации в ленках ПЭТФ;
изучение совокупности абсорбционных характеристик полимерных пленок в вязи с необходимостью оценки абсорбционных характерне тух конденсаторов;
изучение влияния методов и режимов измерения на величину коэффициент абсорбции Ка конденсаторов из опенки ПЭТФ с целью разработки практически рекомендаций по его оценке;
исследование влияния постоянного электрического поля на диалектрически характеристики пленок ПВДФ с целью улучшения эксплуатационны характеристик конденсаторов на их основе;
изучение абсорбционных и диэлектрических многослойных систем на основ ПВДФ и ПЭТФ при воздействии на них постоянного электрического поля.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
- установлено, что при напряженности электрического поля -108 В/м пр
температуре ниже 350 К в пленках ПЭТФ накапливается гомозаряд, эффективна
глубина залегания которого под поверхностью пленки составляет 0.2 + 1.5 мкм;
- показано, что в области высоких температур (выше 350 К) в пленке ПЭТ
'накапливается избыточный отрицательный заряд, инжектируемый из олоктроді
Для определения природы заряда в этом случае использовался оригинальны метод, основанный на измерении силы отрыва электрода от поверхност заряженного диэлектрика;
- установлено, что для пленок ПЭТФ при плотном контакте направление ток
разрядки соответствует движению гомозаряда к электродам, при наличи
изолирующих прокладок направление тока разрядки изменяется и
противоположное и соответствует движению гомозаряда через толщу образц:
что позволило сделать вывод о неоднородности пленки по величин
проводимости;
определена температурная зависимость проводимости приповерхностнь слоев пленки ПЭТФ методом токов ТСД при различных условиях контакт Показано, что приповерхностные слои имеют повышенное значену проводимости по сравнению с объемом пленки. Таким образом, накопление релаксация заряда происходит по механизму поляризации Максвелла - Вагнера ' разработана модель, учитывающая различие проводимости поверхности слоев и объема пленки. Эта модель позволила удовлетворительно описать ос совокупность абсорбционных характеристик: токи зарядки J3 и разрядки J восстановленное напряжение Uq, напряжение саморазряда Uc, как для плені ПЭТФ, так и для конденсаторов на их основе;
- установлено, что для пленок ПВДФ в области температур выше 300
наблюдается существенное уменьшение диэлектрической проницаемости Є и t(
под действием постоянного электрического поля. Величина эффек
определяется температурой, напряженностью электрического поля и частоті
мерительного сигнала. В зависимости от длительности воздействия и условии ключения электрического поля эти изменения могут носить обратимый и гобратимый характер;
установлено, что в многослойных системах на основе пленок ПЭТФ и П8ДФ ісорбционньїе характеристики и изменения диэлектрических характеристик под ;йствием электрического поля определяются как свойствами состовляющих іенок, так и процессами, происходящими на границе раздела, включающими жопление заряда и инжекцию носителей заряда из одного диэлектрика в эугои.
Практическая ценность результатов заключается в том, что они позволили:
разработать методику экспериментального исследования и теоретического (ализа абсорбционных характеристик полимерных пленок и конденсаторов. Эти ззультаты были использованы при составлении ГОСТа №21.315.11-87 на шерение коэффициента абсорбции пленочных полимерных конденсаторов;
усовершенствовать технологию изготовления полиэтилентерефталатмых жденсаторов, что позволило повысить их емкость в результате термообработки электрическом полена 20%;
предложить метод повышения температурной стабильности емкости и (дб пя поливинилиденфторидных конденсаторов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и эсуждались на следующих конференциях, совещаниях, семинарах:
Всесоюзная конференция "Физика диэлектриков и новые области ев эименения", г. Караганда, 1978 г.
. Всесоюзное совещание "Повышение качества и улучшение технико-гномических показателей силовых конденсаторов и комплексных энденсаторных установок", г.Серпухов, 1979 г.
. Всесоюзное научно-техническое совещание 'Состояние и перспективы азвития электрической изоляции", г.Киев, 1980 г.
. Международный научный коллоквиум по электротехнике, г.Ильменау, ГДР, 980 г.
. V-я Национальная научно-техническая конференция с международным цаетием по электроизоляционным материалам и кабелям, "Элизоткабель". Бургас, НРБ. 1982 г.
. Всесоюзная научно-техническая конференция "Физика диэлектриков*, г.Баку,
982г. „
Т. Всесоюзное совещание-семинар "Математическое моделирование экспериментальное исследование электрической релаксации в элемента интегральных схем *, г.Гурзуф, 1ЭЕЗ г.
8. Vl-IX Межвузовские научно-технические конференции "Электреты и и
применение в радиотехнике и электронике", Москва, (1978,1979,1980,1982 гг.)
9. VI Всесоюзная научная конференция "Физика диэлектриков", г.Томск, 1988 г.
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 11 печатных работа>
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четыре
глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающего 10
наименований работ. Объем диссертации составляет 100 страни
машинописного текста, 55 рисунков, 8 таблиц.
