微间隙击穿性能的研究

本文对微米量级微间隙的电击穿性能进行了研究,在制作出微间隙试样的基础上,改变微间隙所处环境气氛以及间隙距离,测试了不同条件下的击穿电压V相对于气体压强P的关系曲线,系统研究了N_2、O_2、Ar、He、Ne等环境气氛以及间隙距离对微间隙击穿性能的影响,对微间隙的静电击穿机制也进行了一些有益的探讨。     

微间隙击穿性能的研究

本文对微米量级微间隙的电击穿性能进行了研究,在制作出微间隙试样的基础上,改变微间隙所处环境气氛以及间隙距离,测试了不同条件下的击穿电压V相对于气体压强P关系曲线,系统研究了N_2、O_2、Ar、He、Ne等环境气氛以及间隙距离对微间隙击穿性能的影响。对微间隙的静电击穿机制也进行了一些有益的探讨。     

基于FIB-SEM双束系统的纳尺度真空间隙电学特性原位实验装置

纳米尺度真空电气击穿与绝缘特性研究是高电压与绝缘技术领域的前沿课题.一方面,随着微纳尺度加工技术的不断发展,电气部件和电子器件的特征物理尺寸已经逐步降低到微米、纳米甚至是分子原子尺度,并且在军事和民用领域得到越来越广泛的应用;另一方面,传统的放电击穿理论和绝缘性能评价方法无法用来解释和预估微纳尺度的放电特性和绝缘水平.因此,本文基于聚焦离子束和扫描电子显微镜(FIB-SEM)双束系统,借助纳米压电位移技术和微弱电流测量技术,建立了纳尺度真空间隙电学特性的原位研究系统.该系统不仅能够进行微纳尺度(曲率半径为15 nm~10μm)金属电极的原位加工,材料组成成分的定量分析,而且可以实现纳尺度真空间隙(>20 nm)的放电特性研究,为纳尺度击穿规律和绝缘特性的实验研究提供了有力的支撑.     

海拔2000m以上的低气压条件对电子产品安全性能的影响

讨论了高海拔低气压环境对电子产品绝缘性能和温升的影响,给出了不同气压下击穿电压的修正值以及不同气压条件下电气间隙的修正值。通过对显示器和适配器在不同温度不同气压条件下的比较试验说明了气压对样品温升的影响。     

真空中电极间隙的预击穿特性研究

本文对真空中的预击穿特性进行了研究，分析了影响真空中电极间隙预击穿特性的因素，并对真空灭弧室的顶击穿特性进行了研究。     

真空中均匀电场间隙发生介质击穿的概率

为了研究用真空作为绝缘介质的设备的绝缘可靠性,本文对真空间隙中击穿概率的分布进行了分析。并做了多次实验来研究试验方法、电极面积和电极材料对均匀电场间隙中击穿概率分布的影响。试验结果表明真空间隙的击穿概率分布可用一个临界参数通过维泊尔分布来阐明。而此参数表示临界击穿电压。为了能做出高可靠的真空绝缘设备,进行绝缘设计时要把刚才的位置参数这个重要因素考虑进去。位置参数与电极面积有关。这可能是由于微观隆起与微观粒子这些击穿弱点的存在概率与电极面积有关。     

击穿电压蠕变机理和工艺探讨

本文通过实验和理论分析,对击穿电压蠕变的机理进行了探讨.认为氧化层外表面水陆阱是引起气氛中有害杂质(NaCl、HF等)沾污,导致击穿电压蠕变的很本原因.提出了防止击穿电压蠕变的工艺方案.     

真空灭弧室内部屏蔽罩间隙雷电冲击击穿特性的面积效应

随着真空灭弧室电压等级的提升，其内部屏蔽罩间隙的尺寸增加将产生击穿面积效应，这将成为制约真空灭弧室绝缘性能的关键因素之一。本文研究了真空屏蔽罩间隙在不同间距条件下雷电冲击击穿特性的面积效应，实验中采用了三种直径的典型屏蔽罩结构，直径分别为40、60和80 mm,电极材料为不锈钢。结果表明，在恒定间距条件下，随着有效面积的增加，真空屏蔽罩间隙的绝缘强度呈下降趋势，并且下降速度逐渐增大。当间距增大时，一方面任意有效面积下屏蔽罩间隙的击穿电压显著提升；另一方面，由于有效面积的增大对击穿电压的削弱作用逐渐降低。本文的研究结果不仅可以指导真空灭弧室内部屏蔽罩间隙的绝缘设计，也可以为具有不同电极结构真空间隙的绝缘评估提供理论依据。     

真空环境下飞秒激光制备的微构造硅的吸收和退火特性

在真空环境下利用飞秒激光制备的黑硅材料,其形貌与SF6气氛中制备的黑硅材料有着很大的区别。为了研究这种真空环境下制备的微构造硅的相关光学特性,通过改变入射脉冲能量研究其峰值变化以及吸收特性,发现当峰值达到一定高度时其对200~2 500 nm波段的光波有95%左右的吸收效率,这与SF6气氛中制备的微构造硅的吸收效率不相上下。最后对两种环境下制备的黑硅样品进行退火处理,发现真空环境下制备的黑硅材料比SF6气氛中制备的黑硅样品具有更好的耐退火性。这些结果对于利用真空环境下制备的微构造硅制作红外传感器具有重要意义。     

恒电流应力引起HfO2栅介质薄膜的击穿特性

利用磁控溅射的方法在p-Si上制备了高k(高介电常数)栅介质HfO2薄膜的MOS电容,对薄栅氧化层电容的软击穿和硬击穿特性进行了实验研究.利用在栅极加恒电流应力的方法研究了不同面积HfO2薄栅介质的击穿特性以及击穿对栅介质的I-V特性和C-V特性的影响.实验结果表明薄栅介质的击穿过程中有很明显的软击穿现象发生,与栅氧化层面积有很大的关系,面积大的电容比较容易发生击穿.分析比较了软击穿和硬击穿的区别,并利用统计分析模型对薄栅介质的击穿机理进行了解释.     

真空中电极间隙的预击穿特性研究

本文对真空中电极间隙和真空灭弧室的预击穿特性进行了研究，分析了影响真空中预击穿特性的因素。     

基于二维PIC-DSMC的微间隙气体放电等离子体演化过程研究

准确的理解微间隙气体放电中非平衡等离子随时间的演化过程对于设计气体开关、微电子及其它等离子体器件有着非常大的帮助。通过二维PIC-DSMC耦合算法模拟了一个大气压氮气环境下微间隙平板电极发生气体放电时电子及离子的运动演化过程,得到了气体放电过程中平板电极间电子和离子数密度分布随时间变化的趋势,讨论了阳极附近电子云的形成与演变、阴极附近存在的鞘层以及电子和离子的速度及温度分布,最后将模拟计算得到的击穿电压与帕邢曲线及相关实验结果进行了对比,为相关等离子体器件的进一步发展提供了理论基础。     

氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性

研究了14～16nm的H2-O2合成薄栅介质击穿特性.实验发现,N2O气氛氮化H2-O2合成法制备的薄栅介质能够有效地提高栅介质的零时间击穿特性.H2-O2合成法制备的样品,其击穿场强分布特性随测试MOS电容面积的增加而变差,而氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性随测试MOS电容面积的增加基本保持不变.对于时变击穿,氮化同样能够明显提高栅介质的击穿电荷及其分布.     

氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性

研究了14～16nm的H2-O2合成薄栅介质击穿特性.实验发现,N2O气氛氮化H2-O2合成法制备的薄栅介质能够有效地提高栅介质的零时间击穿特性.H2-O2合成法制备的样品,其击穿场强分布特性随测试MOS电容面积的增加而变差,而氮化H2-O2合成薄栅介质的击穿特性随测试MOS电容面积的增加基本保持不变.对于时变击穿,氮化同样能够明显提高栅介质的击穿电荷及其分布.     

恒电流应力引起HfO_2栅介质薄膜的击穿特性

利用磁控溅射的方法在p- Si上制备了高k(高介电常数)栅介质Hf O2薄膜的MOS电容,对薄栅氧化层电容的软击穿和硬击穿特性进行了实验研究.利用在栅极加恒电流应力的方法研究了不同面积Hf O2 薄栅介质的击穿特性以及击穿对栅介质的I- V特性和C- V特性的影响.实验结果表明薄栅介质的击穿过程中有很明显的软击穿现象发生,与栅氧化层面积有很大的关系,面积大的电容比较容易发生击穿.分析比较了软击穿和硬击穿的区别,并利用统计分析模型对薄栅介质的击穿机理进行了解释     

微秒延时真空击穿

本文分析了大电流开断之前，电压延时击穿与时间间隔的函数关系。当时间间隔〉１ｍｓ时，间隙工作状态对应冷电极。对于该过程，在个别开断试验中，研究了延时对种种上参数的依赖关系，我们发现在电压不变时，延时随着间隙距离的增是急剧增大，这就可得出一个结论：场致发射是靠民延时击穿的主要原因，而不是用团块。     

300 kV激光触发多级真空开关结构设计

激光触发真空开关具有优异的工作性能，在脉冲功率系统具有很好的应用前景。本文以300 kV为设计指标，对激光触发多级真空开关进行结构设计与优化。首先进行激光触发间隙的结构设计，靶材由KCl和Ti混合制成，采用铜铬合金纵磁电极；其次进行自击穿间隙的结构设计，自击穿间隙采用平板不锈钢电极，结合不同圆角半径下的电场仿真结果，确定电极外侧圆角半径为5 mm,内侧圆角半径为3.5 mm;通过对绝缘支柱闪络机理的分析，使用带伞裙的圆柱形尼龙绝缘支柱并采用电极嵌入绝缘支柱降低三交界面电场；最后根据开关的欠压比、过压倍数和稳定性，确定自击穿间隙采用三个3.7 mm长的真空短间隙，各间隙承担电压为180、40、40、40 kV。     

低气压介质阻挡放电击穿特性的研究

实验研究了在He、Ne、Ar中低气压低频介质阻挡放电的击穿特性.这种介质阻挡放电的电流波形是一系列脉冲,它是由外电场作用下的电子繁流和壁电荷电场对繁流的猝灭作用的结果.考虑了击穿过程中带电粒子的扩散损耗,实验研究和理论分析表明其击穿电压明显高于按Paschen定律计算所得结果,并分别依赖于气压和极间距离,而不是两者的乘积.离子诱导二次电子发射系数和击穿瞬间的电子平均能量也可用测量其不同极间距离的击穿特性来近似地确定,本文讨论了这种放电击穿特性的实验结果和理论分析.     

基于微通道板光电倍增管性能研究

近年来,微通道板光电倍增管(MCP-PMT)是指以微通道板为电子倍增系统的光电倍增管,与传统的静电聚焦打拿极相比,在结构上使得电子从光电阴极到阳极的距离大大减小,加上微通道板的电子倍增特性等优点,使该种光电倍增管在较多领域得到了广泛应用,研究其性能,对于设计、制造高性能的微通道板光电倍增管具有指导意义.基于这种情况,本文简要介绍了光电倍增管的国内外研究现状,并对两者进行了对比分析,对基于微通道板光电倍增管的结构及工作原理进行了叙述,然后对光电倍增管的响应性能、抗电磁场性能、增益性能和暗电流性能进行了研究,从而为关注这一话题的研究人员提供理论依据.     

薄栅氧化层击穿特性的实验研究

在恒流应力条件下测试了薄栅氧化层的击穿特性,研究了TDDB的击穿机理,讨论了栅氧化层面积对击穿特性的影响.对相关击穿电荷QBD进行了实验测试和分析,研究结果表明：相关击穿电荷QBD除了与氧化层质量有关外,还与应力电流密度以及栅氧化层面积强相关.得出了QBD的解析表达式,并且对相关参数进行了研究.