IGBT器件封装用有机硅凝胶宽频介电特性与温度影响

有机硅凝胶材料作为IGBT器件封装用绝缘材料,在器件的运行工况下,器件承受着重复性导通关断电压,对应频谱宽,且器件损耗将引起温度升高。为了能够准确分析器件内部电场特性,运用频域介电谱技术对有机硅凝胶在宽频、宽温度范围内的介电特性进行研究,利用叉指电极,实现对有机硅凝胶在不同温度下的宽频介电谱测试。采用Cole-Cole介电模型对实验数据进行拟合,并分析温度对Cole-Cole模型特征参量的影响规律。研究结果表明：频率和温度对有机硅凝胶的介电特性均有较大影响,在低频高温下,有机硅凝胶材料相对复介电常数的实部、虚部都显著增加。在所提取的Cole-Cole介电模型的特征参量中,直流电导率σ₀及特征参量Δε₁与温度之间的关系都满足Arrhenius方程,热活化能分别为0.233 eV与0.691 eV;弛豫时间τ₁和τ₂随温度的变化规律有所不同,但在高温时都明显增加。对半导体器件封装用有机硅凝胶材料介电特性的认知可以为器件内部电场分析和绝缘设计提供基础数据支撑。     

高压SiC器件封装用有机硅弹性体高温宽频介电特性分析

有机硅弹性体因具有良好的绝缘性与耐高温的特性,广泛应用于高频、高压、高温工况下的SiC器件中.在宽频率、宽温度范围内,有机硅弹性体材料的介电性能对SiC器件内部电场分布产生极大影响,因此该文采用频域介电谱分析方法获得了宽频(10?2～107Hz)、宽温度(20～280℃)范围内的有机硅弹性体介电特性数据,掌握有机硅弹性...     

大型发电机主绝缘的Cole-Cole模型频域介电温度特性研究

为研究温度对发电机环氧云母绝缘频域介电谱特性的影响,在实验室条件下,测试了不同温度下发电机线棒试样的频域介电响应,采用双弛豫Cole-Cole模型对测量数据进行拟合,分析了温度对环氧云母绝缘频域介电谱特性的影响原因。结果表明,双弛豫Cole-Cole模型能够准确拟合测试值,温度升高会加强空间电荷极化和转向极化,使复介电常数实部ε'和虚部ε″的频谱曲线整体上移,低频段增大幅度高于高频段;同时温度升高会减小介质的松弛极化时间,使频谱曲线向高频方向移动。因此在应用介电响应法评估环氧云母绝缘老化状态时,必须考虑温度的影响。     

高压大功率IGBT器件封装用有机硅凝胶的制备工艺及耐电性

有机硅凝胶凭借其优异的电绝缘和机械性能,广泛应用于IGBT器件的封装绝缘.该文详细介绍有机硅凝胶的制备工艺,改进了脱气曲线,解决传统工艺制备的样品在高温下出现气泡的问题.此外,考虑到IGBT器件在运行过程中产生大量的热量,热量作为副产物影响绝缘材料的性能,该文使用改进的脱气曲线制备了有机硅凝胶样品,通过实验得出不同温度...     

温度对植物绝缘油纸介电响应特性的影响

本文分析了大豆油基植物绝缘油和棕榈油基植物绝缘油的相对介电常数、介质损耗因数、体积电阻率等参数,在不同温度下测试了两种植物油纸绝缘系统的频域介电谱。结果表明:两种不同油基的植物绝缘油相对介电常数不同;黏度低的植物绝缘油极化损耗更强;植物绝缘油的极性越强,体积电阻率越低,电导率越高;温度对植物油纸绝缘的频域介电谱曲线有较大的影响,温度升高使频域介电谱曲线向高频方向平移。     

不同温度下退役高压电缆绝缘介电特性研究

为研究不同运行年限交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘层不同位置的介电特性变化,文中对2条退役和1条备用110 kV电缆绝缘层进行分层取样,在50～250℃之间选取8个温度点,进行介电谱试验。结果表明:XLPE电缆绝缘的复介电常数在高温下随频率变化明显;各试样的电导率和松弛峰峰值频率随运行年限的增大先减小后增大,能较好反映不同运行年限电缆的介电特性变化;同一电缆试样不同绝缘层位置的松弛峰峰值频率对应的活化能和Cole-Cole曲线对应的圆心角之间的差异随运行年限的增大先减小后增大,能较好反映电缆不同绝缘层位置之间的介电特性差异。各试样介电特性在高温下随运行年限的变化可作为评估XLPE电缆绝缘状况的有效手段。     

绝缘纸宽频介电响应阻容等效模型及纤维极化特性提取

纤维的极化特性是决定绝缘纸介电特性的关键因素之一,但是由于缺乏绝缘纸介电响应的计算模型,纤维在绝缘纸极化过程中的定量作用尚不明了,导致纤维的极化特性研究难以开展。为此提出了一种适用于绝缘纸这种复合材料的宽频介电响应阻容等效模型,并通过试验验证了其准确性。然后通过测量纤维素绝缘纸在25~100℃下的频域介电谱和所建立的模型计算出了纤维的介电特性。最后,利用修正Cole-Cole模型分析了纤维的介电频谱。结果表明,纤维的极化过程中存在3个弛豫过程,其中高频区以羟基转向极化为主,对应的活化能为0.176 eV;低频区源于电极极化,与纤维中自由离子的运动有关。该研究可为复合材料介电响应分析和合成绝缘纸改性提供关键参数和理论指导。     

油纸绝缘频域介电谱的修正Cole-Cole模型特征参量提取及水分含量评估方法

为了应用频域介电谱技术实现变压器油纸绝缘水分含量的定量评估,在实验室中制备了不同水分含量的油纸绝缘样品,分析了水分含量对样品介电特性的影响规律,同时引入修正Cole-Cole模型提取了油纸绝缘频域介电特征参量,研究了水分含量对这些特征参量的影响规律。结果表明,水分含量的变化会对油浸绝缘纸板样品的频域介电特性产生较大影响,采用修正Cole-Cole模型提取的频域介电特征参量中,?弛豫时间常数??及直流电导率?dc会随着油浸绝缘纸板水分含量的增加分别明显变小和增大;对参量水分含量m.c.的初步拟合显示,??和?dc与m.c之间分别呈现指数和线性关系,可考虑作为定量评估油纸绝缘水分含量的特征参量。     

老化对特高压变压器油纸绝缘介电特性及特征量的影响

为研究老化对特高压变压器油纸绝缘介电特性及特征量的影响,选用热老化温度为130℃对油浸纸板进行老化试验,采用弛豫模型对介电谱测试结果进行拟合,提取模型特征参量来评估绝缘的老化程度.     

有机硅凝胶及其在IGBT功率模块封装中的应用

为了评估国产有机硅凝胶在绝缘栅双极晶体管（IGBT）功率模块封装中的应用情况,选取了3种国产有机硅凝胶进行综合性能对比,包括固化前外观、密度、黏度、混合比例和凝胶时间,固化后绝缘性能、渗油性、阻尼性、粘附性和200℃下耐高温性能等。分析了3种有机硅凝胶样品的差异,并利用其分别封装IGBT功率模块,对所封装的模块进行温度循环测试。结果表明：有机硅凝胶的起始黏度和混合比例对封装工艺和封装设备有影响,固化后锥入度、绝缘性能、渗油性、阻尼性、粘附性等性能对有机硅凝胶型号的选用有指导作用,耐高温性能和耐温度循环能力是评估样品能否用于IGBT功率模块封装重要的指标。     

温度对油纸绝缘介电性能的影响规律

随着我国高压直流输电线路规模的不断扩大,其安全稳定运行显得愈来愈重要。换流变压器是高压直流输电的重要设备,其运行情况很大程度上影响着高压支流线路的稳定运行。而换流变压器的工作环境较为复杂,在直流输电时,其内部油纸绝缘结构容易受到周围温度的影响,使油纸的介电性能发生变化,进而可能导致换流变压器发生故障,因此研究温度对油纸绝缘介电性能的影响规律具有重要意义。     

微水含量及老化状态对绝缘硅油介电特性的影响

长期电、热复合应力及潮湿环境作用下的绝缘硅油老化和受潮问题严重威胁电缆充油终端安全稳定运行.研究硅油的微水含量以及老化状态对其介电特性的影响,有利于推进介电测试手段在充油终端内填充硅油绝缘状态诊断的应用.因此,通过对未老化硅油实施自然吸湿实验与电热联合老化实验,分别制备得到6组不同水分含量及6组不同老化状态的硅油试样....     

基于两步优化的介电谱特征参数辨识方法及其应用

为了能够通过拟合介电谱的方式获得绝缘材料的绝缘状态，在Cole-Cole模型下提出了基于两步优化的绝缘材料介电谱特征参数辨识方法。根据绝缘材料的普适弛豫定律，推导形成了一套较为完整的Cole-Cole模型初值获取方法；采用与拟合误差情况更匹配的目标函数，提出基于全局搜索与局部搜索相结合的两步优化对各特征参数进行优化计算，有效地解决了传统辨识方法容易陷入局部极小点甚至发散的问题。运用3种典型的介电谱特征参数辨识方法和所提方法，对数值产生和实测的介电谱进行计算，验证了所提方法的优越性。实验测量了低密度聚乙烯(LDPE)样本直流加压注入空间电荷后的介电谱，运用所提方法辨识不同去极化时刻LDPE介电谱的特征参数。结果表明：不同去极化时间下，通过所提方法均能较好地逼近实测介电谱，且随着频率的升高，复介电常数的实部、虚部的减小速度存在下降的趋势。     

基于分子模拟技术的极端高温条件下材料介电性能的初步研究

介绍了分子模拟技术及其数学基础和常用的分子模拟软件,然后以氧化硅晶体为例介绍了分子模拟的计算方法,研究了氧化硅材料极端高温下的介电性能,分析了分子模拟的计算结果.结果显示分子模拟技术在研究材料介电性能方面是可行的,表明该方法是一个有着巨大潜力的研究领域.     

纳米金属Ag/高纯聚酯改性硅漆复合介质的介电行为

聚酯改性硅漆(SP)是用于硅器件表面保护的高纯绝缘材料.采用溶胶法制备的纳米Ag(直径小于20nm)均匀地分散到SP中后,对纳米复合材料的介电特性进行了研究.合适的纳米Ag含量使得纳米复合材料击穿场强提高,达到纯SP的112%,同时介电损耗也明显增加.采用热刺激退极化电流(TSDC)测量的结果表明纳米复合材料中存在两个较浅的陷阱能级,分别为0.52eV和0.62eV,陷阱密度分别为1.2×1010/cm3和2.0×1011/cm3,与纯SP中浅陷阱深度0.58eV、陷阱密度3.1×1010/cm3明显不同.复合材料低温下(77K)的体积电阻率明显高于纯SP,可以看作是库仑阻塞作用的结果.从介质物理的角度探讨了纳米复合材料与纯SP的特性差别.     

压敏陶瓷-硅橡胶复合材料的非线性压敏介电特性

开展兼具非线性电导和介电特性的复合材料的理论基础和应用研究,有助于更有效、广泛地解决高电压等级电力系统绝缘设备或部件电场分布不均匀的难题。为此,制备了ZnO压敏陶瓷-硅橡胶复合材料并测量了其非线性压敏介电特性。结果表明:制备的复合材料具有良好的分散性和非线性电导及介电特性;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数10%时,复合材料可以表现出明显的非线性介电特性,可以起到更显著的电场均匀作用;当ZnO压敏陶瓷填料体积分数20%时,复合材料呈现出明显的非线性电导特性,电导非线性系数可以达到10以上,当电场强度超过压敏电压梯度时电导率可以提高100倍以上,而电场强度达到1.5倍压敏电压梯度时,可在对不均匀电场起抑制作用的同时,避免较大的损耗。     

聚合物/无机纳米复合电介质介电性能及其机理最新研究进展

聚合物/无机纳米复合电介质由于其优异的电、热、机械等性能而成为电介质领域研究的热点.本文综述了该领域的最新研究进展,涉及纳米电介质的结构特性和介电性能及其机理,重点阐述了纳米电介质的界面特性和电阻率、介电常数、介质损耗、击穿场强、耐电晕老化、电树枝老化、陷阱、空间电荷等介电特性及其对应的微观和介观机理,并展望了纳米电介...     

UV-A辐射对外绝缘用液态硅橡胶和高温硫化硅橡胶的影响及其机理

在强紫外环境下,外绝缘用硅橡胶材料(高温硫化(HTV)硅橡胶和液态硅橡胶(LSR))的老化将会威胁输电线路的安全运行。为研究UV-A紫外辐射对二者的影响,该文对UV-A辐射老化后的HTV硅橡胶和LSR进行X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等微观结构,以及耐热特性、机电特性和交联密度等宏观性能的测试。研究发现,1000h UV-A老化后,HTV硅橡胶表面碳元素含量减少13.4%,氧元素含量增加10.0%,甲基含量、热稳定性和力学强度下降。但是,LSR表面碳元素含量增加5.8%,氧元素含量下降7.6%,Si(—O)4结构减少,甲基含量增加65.7%,热稳定性增加。分析结果表明,UV-A老化中二者的差异主要是由交联结构、ATH含量,以及含氢硅油造成。最后,基于提出的LSR在UV-A老化过程中发生的提氢反应,建议通过减少含氢硅油的含量和增加生胶的分子量提高LSR的耐UV-A老化性能。该文可为理解外绝缘用硅橡胶材料的紫外老化特性提供支撑,也可用于指导高海拔地区的外绝缘材料选型。