纳秒脉冲固体电介质击穿特性及机理

图书标准信息

• 作者 赵亮
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2022-08
• 版次 1
• ISBN 9787030728708
• 定价 165.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 276页
• 字数 348.000千字

【内容简介】

本书是对作者在脉冲功率技术领域十余年工作的总结，同时介绍部分国内外优秀研究成果，是一部集理论分析、实验研究、设计方法为一体的实用性著作。全书共7章，第1章为绪论；第2～5章介绍纳秒脉冲固体电介质的击穿特性，涉及单脉冲击穿特性、累积击穿特性、寿命评估、绝缘结构的失效等内容；第6章为纳秒脉冲固体电介质击穿机理；第7章为混合绝缘结构设计方法。全书围绕“特性—机理—设计”的总体思路，以实际应用为牵引，着眼于解决高压绝缘结构在设计、应用、评估中所面临的问题，介绍固体绝缘研究领域的**学术成果，内容翔实、逻辑清晰、概念明了、数学推导详略得当。

【作者简介】

前言 

主要符号表　 

第1章　绪论　1　 

1.1　固体电介质击穿现象　1　 

1.2　固体电介质经典击穿研究现状　2　 

1.3　纳秒脉冲固体电介质击穿研究进展　4 

参考文献　7 

第2章　纳秒脉冲固体电介质的单脉冲击穿特性　10　 

2.1　电介质厚度对击穿阈值的影响　10　 

2.1.1　厚度效应实验　10　 

2.1.2　从Weibull分布得出的理论公式　14　 

2.1.3　本节公式与Martin公式的异同　16　 

2.2　电介质厚度效应的物理机制　17　 

2.2.1　引言　18　 

2.2.2　不同厚度关系的比较　20　 

2.2.3　负幂指数关系的物理机制　23　 

2.2.4　负幂指数的影响因素及物理含义　28　 

2.3　电介质尺寸效应的统一表达式　31　 

2.3.1　引言　31　 

2.3.2　统一表达式的理论依据　33　 

2.3.3　统一表达式的实验支撑　37　 

2.3.4　形状参数β的取值　39　 

2.4　击穿阈值与聚合物种类之间的关系　41　 

2.4.1　固体电介质的极化机理　42　 

2.4.2　聚合物种类与击穿阈值的关系　43　 

2.4.3　实验验证　48　 

2.5　脉冲宽度对击穿阈值的影响　49　 

2.5.1　引言　49　 

2.5.2　脉宽效应实验　50　 

2.5.3　脉宽效应拟合的理论基础　51　 

2.5.4　脉宽效应的物理机制　54　 

2.5.5　幂指数s的取值　57　 

2.6　电极和脉冲极性等因素对击穿阈值的影响　60　 

2.6.1　电极材料因素　60　 

2.6.2　电极形状因素　63　 

2.6.3　脉冲极性因素　64　 

2.7　小结　65 

参考文献　66 

第3章　纳秒脉冲固体电介质的累积击穿特性　71　 

3.1　纳秒脉冲下聚合物的累积击穿　71　 

3.1.1　累积击穿的基本图像　71　 

3.1.2　累积击穿的基本特征　76　 

3.2　放电通道的引发　79　 

3.2.1　引言　79　 

3.2.2　低浓度域的直观图像　79　 

3.2.3　低浓度域的形成机制　81　 

3.3　放电通道的增长　84　 

3.3.1　引言　84　 

3.3.2　电树枝生长的数学模型　85　 

3.3.3　模型的三种解　89　 

3.3.4　实验验证　93　 

3.3.5　电树枝生长的物理本质　95　 

3.3.6　电树枝生长模型的讨论　98　 

3.4　累积击穿中的热效应　100　 

3.4.1　气隙充放电模型　101　 

3.4.2　气隙放电导致的放电通道增长　104　 

3.4.3　重频脉冲下的放电通道增长　106　 

3.4.4　气隙充放电模型的讨论　109　 

3.5　长、短脉冲累积击穿对比　109　 

3.5.1　长脉冲下的累积击穿图像　109　 

3.5.2　长、短脉冲下累积击穿图像的异同点　111　 

3.5.3　长脉冲下绝缘材料的累积击穿机理　113　 

3.6　小结　115 

参考文献　116　 

第4章　纳秒脉冲下绝缘结构的寿命　120　 

4.1　概述　120　 

4.1.1　寿命的定义和指标　120　 

4.1.2　可靠度公式　121　 

4.2　寿命公式　124　 

4.2.1　引言　124　 

4.2.2　理论寿命公式　125　 

4.2.3　寿命公式验证　132　 

4.3　高可靠度寿命公式　135　 

4.4　多物理场寿命公式　136　 

4.4.1　平均电场对寿命的影响　136　 

4.4.2　机械应力对寿命的影响　138　 

4.4.3　外施电场和机械应力场下的多物理场寿命公式　140　 

4.4.4　应用举例　141　 

4.5　寿命评估　143　 

4.6　寿命与尺寸效应之间的相互联系　146　 

4.6.1　理论关联　146　 

4.6.2　m参数的取值　147　 

4.6.3　m参数的影响因素　149　 

4.6.4　两点讨论　151　 

4.7　小结　152 

参考文献　152　 

第5章　纳秒脉冲下固体绝缘结构的失效　155　 

5.1　概述　156　 

5.1.1　早期工作　156　 

5.1.2　实验验证　159　 

5.2　油-固界面的虫孔效应　162　 

5.2.1　体击穿阈值和沿面闪络阈值变化趋势　162　 

5.2.2　油-固界面的临界脉宽　163　 

5.2.3　累积脉冲下的临界脉宽　165　 

5.2.4　短脉冲下固体绝缘结构的失效　166　 

5.3　固体-真空界面的虫孔效应　169　 

5.3.1　真空沿面闪络阈值变化趋势　169　 

5.3.2　真空界面虫孔效应的发生条件　170　 

5.3.3　实例分析　172　 

5.4　固-气界面的穿刺现象　173　 

5.4.1　穿刺现象发生的条件　173　 

5.4.2　实例分析　174　 

5.5　临界脉宽对固体绝缘设计的意义　175　 

5.5.1　引言　175　 

5.5.2　临界脉宽的物理机制　176　 

5.5.3　临界脉宽的影响因素　178　 

5.5.4　固体绝缘设计的一般原则　183　 

5.6　小结　183 

参考文献　184 

第6章　纳秒脉冲固体电介质击穿机理　188　 

6.1　局部放电和体击穿　188　 

6.1.1　电子碰撞电离判据　188　 

6.1.2　局部放电和体击穿的区别与联系　190　 

6.2　改进的电子雪崩击穿模型　191　 

6.2.1　引言　191　 

6.2.2　基本物理模型　193　 

6.2.3　击穿阈值公式　194　 

6.2.4　分析比较　200　 

6.3　电子雪崩击穿中的形成时延　203　 

6.3.1　引言　203　 

6.3.2　电击穿与热击穿的时间分界点　205　 

6.3.3　形成时延公式　208　 

6.4　小结　212 

参考文献　212 

第7章　混合绝缘结构设计方法　215　 

7.1　统一阈值公式　215　 

7.1.1　引言　215　 

7.1.2　统一阈值公式的推导　218　 

7.1.3　统一阈值公式的支撑　220　 

7.1.4　统一阈值公式与其他绝缘公式的比较　224　 

7.1.5　实际应用　227　 

7.2　基于可靠度的混合绝缘结构设计方法　228　 

7.2.1　常见混合绝缘结构　228　 

7.2.2　不同绝缘形式的归一化外施电场　229　 

7.2.3　混合绝缘结构设计的一般步骤　232　 

7.3　举例应用　233　 

7.3.1　给定条件　233　 

7.3.2　设计步骤　234　 

7.4　小结　236 

参考文献　236　 

附录　241　 

附录Ⅰ　常见聚合物中英文对照表　241 

附录Ⅱ　正态分布与Weibull分布简介　242 

附录Ⅲ　常见聚合物有效介电常数的计算　246 

附录Ⅳ　脉冲宽度效应理论关系推导　250 

附录Ⅴ　电树枝生长数学模型的三种求解　253 

附录Ⅵ　短脉冲下常见绝缘形式击穿公式归纳　255　 

附录Ⅶ　短脉冲下不同放电形式的相似性　259　 

参考文献　263　 

彩图 

【目录】

前言

主要符号表

第1章绪论

1.1固体电介质击穿现象·

1.2固体电介质经典击穿研究现状

1.3纳秒脉冲固体电介质击穿研究进展

参考文献·

第2章纳秒脉冲固体电介质的单脉冲击穿特性

2.1电介质厚度对击穿阈值的影响

2.1.1厚度效应实验

2.1.2从Weibull分布得出的理论公式

2.1.3本节公式与Martin公式的异同.

2.2电介质厚度效应的物理机制

2.2.1引言

2.2.2不同厚度关系的比较

2.2.3负幂指数关系的物理机制

2.2.4负幂指数的影响因素及物理含义

2.3电介质尺寸效应的统一表达式

2.3.1引言

2.3.2统一表达式的理论依据

2.3.3统一表达式的实验支撑

2.3.4形状参数β的取值·

2.4击穿阈值与聚合物种类之间的关系

2.4.1固体电介质的极化机理

2.4.2聚合物种类与击穿阈值的关系

2.4.3实验验证

2.5脉冲宽度对击穿阈值的影响

2.5.1 引言

2.5.2脉宽效应实验·

2.5.3脉宽效应拟合的理论基础

2.5.4脉宽效应的物理机制

2.5.5幂指数s的取值

2.6 电极和脉冲极性等因素对击穿阈值的影响

2.6.1电极材料因素

2.6.2电极形状因素

2.6.3脉冲极性因素

2.7小结

参考文献

第3章纳秒脉冲固体电介质的累积击穿特性

3.1纳秒脉冲下聚合物的累积击穿

3.1.1累积击穿的基本图像

3.1.2累积击穿的基本特征

3.2放电通道的引发

3.2.1 引言·

3.2.2低浓度域的直观图像

3.2.3低浓度域的形成机制

3.3放电通道的增长

3.3.1引言

3.3.2电树枝生长的数学模型·

3.3.3模型的三种解·

3.3.4实验验证

3.3.5电树枝生长的物理本质

3.3.6电树枝生长模型的讨论·

3.4累积击穿中的热效应

3.4.1气隙充放电模型

3.4.2气隙放电导致的放电通道增长

3.4.3重频脉冲下的放电通道增长

3.4.4气隙充放电模型的讨论·

3.5长、短脉冲累积击穿对比

3.5.1长脉冲下的累积击穿图像

3.5.2长、短脉冲下累积击穿图像的异同点

3.5.3长脉冲下绝缘材料的累积击穿机理

3.6小结

参考文献

第4章纳秒脉冲下绝缘结构的寿命

4.1概述

4.1.1寿命的定义和指标

4.1.2可靠度公式

4.2寿命公式

4.2.1引言

4.2.2理论寿命公式

4.2.3寿命公式验证

4.3高可靠度寿命公式

4.4多物理场寿命公式

4.4.1平均电场对寿命的影响·

4.4.2机械应力对寿命的影响·

4.4.3外施电场和机械应力场下的多物理场寿命公式

4.4.4应用举例

4.5寿命评估

4.6寿命与尺寸效应之间的相互联系

4.6.1理论关联·

4.6.2m参数的取值

4.6.3m参数的影响因素

4.6.4两点讨论

4.7小结

参考文献

第5章纳秒脉冲下固体绝缘结构的失效

5.1概述

5.1.1早期工作

5.1.2实验验证

5.2油-固界面的虫孔效应

5.2.1 体击穿阈值和沿面闪络阈值变化趋势

5.2.2油-固界面的临界脉宽

5.2.3累积脉冲下的临界脉宽·

5.2.4短脉冲下固体绝缘结构的失效

5.3 固体一真空界面的虫孔效应

5.3.1真空沿面闪络阈值变化趋势

5.3.2真空界面虫孔效应的发生条件

5.3.3实例分析

……

7.2.3混合绝缘结构设计的一般步骤

7.3举例应用

7.3.1给定条件

7.3.2设计步骤

7.4小结

参考文献

附录

附录I常见聚合物中英文对照表

附录Ⅱ 正态分布与Weibull分布简介

附录Ⅲ常见聚合物有效介电常数的计算

附录Ⅳ 脉冲宽度效应理论关系推导

附录V电树枝生长数学模型的三种求解

附录Ⅵ 短脉冲下常见绝缘形式击穿公式归纳

附录Ⅶ短脉冲下不同放电形式的相似性

参考文献

彩图

精彩内容

本书是对作者在脉冲功率技术领域十余年工作的总结，同时介绍部分国内外优秀研究成果，是一部集理论分析、实验研究、设计方法为一体的实用性著作。全书共7章，第1章为绪论；第2～5章介绍纳秒脉冲固体电介质的击穿特性，涉及单脉冲击穿特性、累积击穿特性、寿命评估、绝缘结构的失效等内容；第6章为纳秒脉冲固体电介质击穿机理；第7章为混合绝缘结构设计方法。全书围绕“特性—机理—设计”的总体思路，以实际应用为牵引，着眼于解决高压绝缘结构在设计、应用、评估中所面临的问题，介绍固体绝缘研究领域的**学术成果，内容翔实、逻辑清晰、概念明了、数学推导详略得当。