电介质中的
紫外线老化机,空间电荷对绝缘体的状态(健康)和最终的寿命起着重要的作用,如:空间电荷能够改变电场分布,使得局部电场超过绝缘子设计场强值。如Mazzanti et al (2005)等报道绝缘内的Poissonian 电场比直流的Laplacian电场大2倍以上 ;空间电荷注入可能造成树枝引发和发展最终导致绝缘失效;空间电荷积累产生局部的能量集中从而导致老化机理,使得系统处于风险之中;空间电荷可用于由于电介质老化形成的电荷陷阱的表征;因此,空间电荷动力学在很多文献中都进行了讨论。在Fothergill 和Dissado的书中会发现大量的文献 ,包含了从测量技术到微观的物理描述。
聚乙烯的能带图的局域态,由于形态的无序和化学类型,能够捕获注入的电荷载流子或他们自身电离电荷载流子。他们因此能够保持电荷一段时间在脱陷之前,脱陷允许电荷从电场中移除,因此他们将控制传输并允许电荷在材料中的积累。电子电荷的注入和传输取决于电场强度,更加详细的描述在Dissado 和Fothergill的书中能够找到 。电荷注入需要电子从电极到聚合物(绝缘)之间的转移。这个过程会被势垒阻挡。两个清晰的过程可能是,电子通过势垒的隧道效应和电子活化能越过势垒。Fowler-Nordheim理论描述了电场的隧道注入效应,将会在非常低的温度(T<150K),和非常高的场强(E>5×108V/m)发生。在室温和中等场强下肖特基过程假定是占主导的。
在这个紫外线老化机机理中,电场减少了电极/绝缘界面的势垒,从而使得电子更容易注入。每个过程的理论表达式可以通过假设一10 个简单形式的电势表面形式而可以得到。实际上,电极/绝缘界面是非常复杂的,这是由于物理和化学缺陷如表面粗糙度,化学杂质和空键,因此注入电流比得到的简单表达式更加复杂 。
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