基于双极性载流子输运模型的聚酰亚胺薄膜空间电荷数值模拟

聚酰亚胺（PI）薄膜因其优异的电气性能广泛应用在电力设备中，但空间电荷会在PI薄膜内部积聚导致其电气绝缘性能劣化。为了获得绝缘性能优异的PI薄膜，需要进一步研究薄膜内部空间电荷动态积累和迁移过程，优化其内部结构。本研究基于双极性载流子输运模型，分析了PI薄膜在直流电压下空间电荷的分布，探讨了电场强度与温度对PI薄膜内部空间电荷分布特性的影响。结果表明：随着施压时间的延长，薄膜内积聚的空间电荷增多，施压180 min后，阳极和阴极分别积聚了0.635 C/m3和-0.712 C/m3的电荷，且空间电荷的存在使薄膜内部电势发生严重畸变。电场强度和温度的升高让电荷获得更多能量去克服界面势垒并注入到薄膜内部，使薄膜内部积聚的空间电荷增多，电场畸变更严重，在308 K温度下，薄膜电场畸变率高达0.968%。在强电场和温度场中，由于电荷迁移速率随温度和电场强度增高而变快，空间电荷在PI薄膜内部的分布更加复杂。