Crosslinked polymer-mixture gate insulator for high-performance organic thin-film transistors

In this paper, we report on the fabrication of a crosslinked polymer-mixture gate insulator for high-performance organic thin-film transistors (TFTs). We used cyanoethylated pullulan (CEP) as a crosslinkable high-k polymer matrix and poly(ethylene-alt-maleic anhydride) (PEMA) as a polymeric crosslinking agent. Because PEMA has a high number of functional groups reactive to the hydroxyl groups of CEP, the use of PEMA is effective for minimizing the amount of remaining hydroxyl groups strongly related to the large current hysteresis and high off current of the organic TFTs. To investigate the potential of the CEP-PEMA mixture as a gate insulator, we fabricated 2,7-dioctyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (C₈-BTBT) TFTs. The C₈-BTBT TFT with the 60 nm-thick CEP-PEMA gate insulator showed excellent TFT performance with a field-effect mobility of 1.4 cm²/V s and an on/off ratio of 2.4 × 10⁶.     

Assessing the width of Gaussian density of states in organic semiconductors

The Density of States (DOS) is an ingredient of critical importance for the accurate physical understanding of the optoelectronic properties of organic semiconductors. The disordered nature of this class of materials, though, renders the task of determining the DOS far from trivial. Its extraction from experimental measurements is often performed by driving the semiconductor out of thermal equilibrium and therefore requires making assumptions on the charge transport properties of the material under examination. This entanglement of DOS and charge transport models is unfavorable since transport mechanisms in organic semiconductors are themselves still subject of debate. To avoid this, we propose an alternative approach which is based on populating and probing the DOS by means of capacitive coupling in Metal Insulator Semiconductors (MIS) structures while keeping the semiconductor in thermal equilibrium. Assuming a Gaussian shape, we extract the DOS width by numerical fitting of experimental Capacitance–Voltage curves, exploiting the fact that the DOS width affects the spatial distribution of accumulated charge carriers which in turn concurs to define the MIS capacitance. The proposed approach is successfully tested on two benchmark semiconducting polymers, one of n-type and one of p-type and it is validated by verifying the robustness of the extraction procedure with respect to varying the insulator electrical permittivity. Finally, as an example of the usefulness and effectiveness of our approach, we study the static characteristics of thin film transistors based on the aforementioned polymers in the framework of the Extended Gaussian Disorder transport model. Thanks to the extracted DOS widths, the functional dependence of current on the gate voltage is nicely predicted and physical insight on transistor operation is achieved.     

改进的Fast-CNN模型在绝缘子特征检测中的研究

针对目前电网巡检系统中采用红外成像检测绝缘子串特征的效果受环境影响，提出联合显著区域和Fast-CNN网络（改进后的卷积神经网络）用于绝缘子特征检测研究。显著区域检测首先采用超像素描述各区域位置的整体信息；然后基于各超像素的特征协方差信息计算各超像素的显著度得到大致显著区域；再通过区域模块化和局部复杂度对比提取显著特征，同时将2种方法提取的显著特征分别输入改进后的Fast-CNN网络进行显著区域检测，同时引入动态自适应池化模型和余弦窗处理中间层，最后通过多次迭代训练得到绝缘子特征，避免CNN模型耗时的全图搜索。将本文算法在红外图像库中进行测试，本文算法的F-Measure以及平均误差MAE均优于当前流行算法。     

抗辐照标准单元库验证方法研究

对抗辐照单元库的验证方法进行研究。以0.5μm抗辐照单元库为例,研究抗辐射单元库的验证方法。设计了一款验证电路,对单元库进行验证,单元库功能和性能满足设计要求,抗辐射能力达到500 krad(Si)。     

环氧树脂基绝缘材料在悬式绝缘子上的应用

为解决硅橡胶复合绝缘子伞裙易被鸟啄伤和踩踏损伤的问题,采用力学性能和电性能优异的环氧材料制备悬式绝缘子。分析添加Al(OH)3和纳米Al2O3对环氧伞裙材料性能的影响,并与目前的硅橡胶伞裙材料进行性能对比。结果表明:Al(OH)3填料的加入能提高环氧树脂的耐电痕化性能;纳米Al2O3的加入能有效提高环氧树脂的电气强度和体积电阻率;除憎水性外,环氧伞裙材料的力学性能和电性能均优于硅橡胶伞裙材料,满足绝缘子型式试验的各项要求。但环氧绝缘子的结构设计必须考虑环氧固化物内应力释放而造成的开裂问题。     

高压直流GIL中盆式绝缘子表面电荷积聚与消散的实验研究

研究直流电压下绝缘子表面电荷积聚及其抑制措施,是开发直流气体绝缘管道输电线路(GIL)的一项关键技术。因此建立了一套盆式绝缘子表面电荷测量系统,采用静电探头法,在空气中对施加了直流电压后的环氧树脂盆式绝缘子进行了表面电位的测量,研究了不同极性、不同幅值电压以及极性反转情况下表面电荷的积聚现象,并对表面电荷的消散进行了测量。实验结果表明:绝缘子表面电荷分布与所施电压极性密切相关;在0.5 MPa空气中,随着施加电压幅值(+40~+70 kV)增加,绝缘子表面电荷急剧增加(负电位最大处从-200 V增加到-3 000 V);在0.5 MPa空气中,先后施加+70 kV及-40 kV电压,绝缘子局部表面电荷激增现象明显(正电位最大处由500 V增大到超过2 500 V);在0.1 MPa空气中施加+40 kV电压,在0~300 min内,绝缘子表面电荷消散近似指数衰减过程,时间常数约为104 s数量级。     

不同形貌冰棱的融化过程及其对覆冰闪络特性的影响

覆冰过程中沿绝缘子串形成的未桥接冰棱和桥接冰柱是造成融冰期绝缘子串发生闪络的主要因素。为此,根据融冰物理过程,研究了冰棱相变过程中水滴喷射对未桥接冰棱闪络的影响。研究发现:水滴喷射过程缩短了冰板间距,改变了冰棱前端的电场分布,是诱发冰板间隙电弧的重要原因。未桥接冰棱受耐受电压值影响,其闪络过程存在沿冰面放电和冰内放电两种形式。桥接冰柱的初始电弧通常出现在冰柱内部气隙处,其融冰闪络路径沿冰柱内部形成贯穿通道。试验结果表明:桥接冰柱发生闪络需要更多的融冰能量来形成贯通通道,而完成击穿过程,因此桥接冰柱的闪络电压值较未桥接冰棱略高。110 kV全尺寸玻璃绝缘子覆冰闪络试验进一步证明,融冰时液滴喷射会形成沿冰棱和水滴路径的闪络通道。综合以上结论认为,融冰滴水是导致未桥接冰棱较桥接冰柱更易发生闪络的重要因素。     

基于憎水迁移性测试的复合绝缘子老化特性

憎水迁移性作为复合绝缘子状态评价和老化程度判断的关键参数,有着重要的研究意义。为此,以在我国南方地区运行多年的直流复合绝缘子为研究对象,采用静态接触角法进行了系统的憎水迁移性测试,同时应用傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析深入探究了硅橡胶材料的微观结构变化。研究结果表明:绝缘子伞裙上表面的边沿憎水迁移性最差,根部憎水迁移性最好,绝缘子不同方位的憎水迁移性也有所差异;老化最为严重的边沿褪色位置有机官能团含量大幅下降,Si元素和C元素减少、Al元素增加,并且检测出硅橡胶体系交联度的明显上升。上述憎水迁移性以及微观分析的研究结果可为直流复合绝缘子老化机制和老化程度评估提供依据。     

雾霾环境下微细导电颗粒诱发复合绝缘子沿面放电特征

针对当前雾霾大气环境对输变电设备外绝缘运行可靠性的影响,在实验室条件下采用微米级铁粉模拟雾霾中微细导电颗粒,研究交流电压下铁粉颗粒直径、含量以及位置对复合绝缘子沿面放电特征的影响,运用高速摄像机观察分析沿面闪络过程中导电颗粒物动态变化及其诱发的沿面放电现象,获取电晕放电、电晕和沿面流注放电共存、沿面流注放电3个主要阶段的放电特征,建立了闪络电压、放电发光亮度与导电颗粒物粒径、含量与位置的变化规律。研究结果有助于掌握雾霾环境下绝缘子放电机理,对提高污染新形势下电力系统外绝缘可靠性具有重要意义。     

基于DSP2812的绝缘子泄漏电流测控系统的研究

为了实时监测电力系统中绝缘子污秽状况,介绍了一种基于数字信号处理器TMS320F2812的绝缘子泄漏电流测控系统。该系统以数字信号处理能力较强的TMS320F2812为主控芯片,通过外围模块,如实时时钟模块、数据存储模块、数据通信模块、气象传感器模块、泄漏电流传感器模块等对现场环境下绝缘子的泄漏电流进行采集、分析、存储并发送预警信息。上位机软件采用基于VB编写的人机通信接口,实现对系统参数的设定、采集、波形绘制、数据存储等功能。现场试验证明,该系统能远程测量绝缘子泄漏电流并能发出预警,能够精确反映绝缘子的污秽情况。