I. Y "Prif Culprit" o Ynysydd Gwrthsefyll Diraddio Foltedd: Ffenomen Fflachio Arwyneb
Mae inswleiddwyr alwmina ar yr un pryd yn insiwleiddio trydanol a rolau cymorth mecanyddol mewn-cyfarpar pŵer uchel a-gwactod/gwactod trydan uchel, gan eu gwneud yn gydrannau allweddol anhepgor. Fodd bynnag, o dan amodau gwactod uchel a chryfder maes uchel, mae'r dagfa o ran gwrthsefyll foltedd yn aml yn gorwedd nid yn y deunydd swmp ond yn y prosesau arwyneb - y mwyaf nodweddiadol yw dadansoddiad gollwng arwyneb (hy, fflachiad arwyneb). Mae fflachlif arwyneb yn cyfeirio at y ffenomen lle, o dan faes trydan cryf, mae wyneb ynysydd solet a'i gyfrwng cyfagos (nwy / hylif; mewn gwactod, ynghyd â nwy dadsorbiedig arwyneb ac allyriadau electronau) yn dod yn ïoneiddio neu'n ddargludol. Mae sianel rhyddhau yn datblygu ar hyd yr wyneb solet, yn rhychwantu'r bwlch electrod, ac yn y pen draw yn arwain at fethiant chwalu a inswleiddio. Mae'r ffenomen hon nid yn unig yn gwanhau'n sylweddol y foltedd gwrthsefyll a dibynadwyedd gweithredol offer deuelectrig foltedd uchel, gan achosi colledion economaidd posibl, ond mae hefyd yn gweithredu fel tagfa graidd sy'n cyfyngu ar grynodeb a miniaturization ynysyddion solet. O safbwynt cymharu trothwy, mae'r foltedd cychwyn/cryfder maes ar gyfer fflachio arwyneb yn nodweddiadol yn llawer is na'r lefel chwalu ar gyfer dadansoddiad swmp neu fylchau deuelectrig pur. Er enghraifft: pan ddefnyddir gwactod fel y cyfrwng inswleiddio, cryfder y maes dadansoddiad critigol yw tua 35 kV/mm; ar gyfer cerameg alwmina fel y cyfrwng insiwleiddio swmp, cryfder y maes dadansoddi cyfaint critigol yn gyffredinol yw 30-40 kV/mm; tra mewn-system insiwleiddio gwactod, mae cryfder y maes cymhwysol yn aml yn cyrraedd un rhan o ddeg yn unig i ffracsiwn o'r gwerthoedd critigol hyn cyn sbarduno fflachiad arwyneb ar yr ynysydd, a allai hyd yn oed achosi difrod lleol i'r wyneb Al₂O₃.
II. Ffactorau sy'n Dylanwadu ar Foltedd Flashover Arwyneb
Mae ymchwil yn dangos bod y ffactorau sy'n effeithio ar fflachlifau arwyneb yn bennaf yn cynnwys: tonffurf ac osgled y maes trydan cymhwysol, lefel gwactod a chyfansoddiad nwy gweddilliol, strwythur a deunydd electrod, geometreg a dimensiynau ynysydd, deunydd inswleiddiwr a nodweddion arwyneb (carwedd, glendid, arsugniad/halogi, cotio), cyn-gollwng/pobi a datganiadau rhag-drin arwynebau eraill, yn ogystal â datganiadau gwefru arwynebau eraill. O safbwynt ymchwil deunyddiau, rhoddir ffocws ar gyfansoddiad, siâp a nodweddion wyneb y cerameg a ddefnyddir mewn electroneg gwactod. Mae paramedrau trydanol allweddol sy'n dylanwadu ar fflachover arwyneb yn cynnwys cysonyn dielectrig ε, dargludedd trydanol σ, a chyfernod allyriadau electronau eilaidd δ (GWELER). Yn gyffredinol: ① Mae cysonyn deuelectrig uwch yn tueddu i wella ystumiad maes trydan ar y gyffordd driphlyg electrod-insulator-gwactod, gan ostwng y trothwy fflachio arwyneb. ② O fewn ystod briodol, mae dargludedd arwyneb cynyddol yn cyflymu afradu tâl arwyneb ac yn atal cychwyniad, ond mae dargludedd rhy uchel yn cynyddu cerrynt gollyngiadau a gall arwain at ansefydlogrwydd thermol, sy'n niweidiol i wrthsefyll foltedd. ③ Yn ôl y model SEEA, mae lleihau'r cyfernod allyriadau electronau uwchradd arwyneb yn atal lluosi electronau, a thrwy hynny gynyddu'r foltedd fflachio arwyneb.
Ynglŷn â'r model mecanwaith rhyddhau sy'n seiliedig ar SEEA (SEE-): Cynigiwyd y model Avalanche Allyriadau Electron Eilaidd (SEEA) gyntaf gan ysgolheigion Americanaidd Anderson a Brainard. Mae'r model hwn yn awgrymu, o dan foltedd uchel cymhwysol, bod electronau cychwynnol sy'n cael eu hallyrru o'r cyffordd driphlyg electrod-inswleiddiwr-gwactod yn ennill egni, yn cael eu cyflymu, ac yn peledu arwyneb yr ynysydd. Pan fydd egni'r electronau hyn sy'n cael effaith yn cyrraedd trothwy penodol, mae allyriadau electronau eilaidd yn digwydd, gan adael gwefrau positif ar wyneb yr ynysydd ar yr un pryd. Mae'r electronau eilaidd hyn, o dan ddylanwad y maes trydan, unwaith eto yn peledu wyneb yr ynysydd, gan gynhyrchu mwy o electronau eilaidd. Mae'r broses hon yn ailadrodd, gan arwain yn y pen draw at eirlithriad electronau eilaidd.
III. Technegau Atal Flashover Arwyneb ar gyfer Serameg Alwmina
Yr allwedd i wella perfformiad inswleiddio deunyddiau inswleiddio solet yw cynnal y priodweddau insiwleiddio swmp tra'n ymdrechu i wella'r foltedd fflachio arwyneb. Yn seiliedig ar fecanweithiau presennol, mae'r prif lwybrau ar gyfer gwelliant yn perthyn i ddau gategori: ① Lleihau'r cyfernod allyriadau electronau uwchradd arwyneb δ i atal lluosi electronau; ② Dyluniwch y gwrthedd arwyneb o fewn ffenestr addas i gyflymu afradu tâl arwyneb, a thrwy hynny osgoi crynodiad gormodol o gaeau lleol ac ansefydlogrwydd thermol. Ochr yn ochr â'r ddau ddull "paramedr trydanol materol" hyn, mae peirianneg yn aml yn defnyddio set gyflenwol o geometreg / mesurau rheoli dosbarthiad maes i leihau cryfder cae cyffordd triphlyg ac oedi wrth ffurfio sianel. Er enghraifft, gall peiriannu corrugations cyfnodol (neu rhigolau) ar wyneb inswleiddwyr ceramig alwmina gynyddu'r pellter creepage, llinellau equipotential llyfn, lleihau cryfder tangential y maes ar y gyffordd driphlyg heb gynyddu dimensiynau allanol, tra hefyd yn torri ar draws llwybrau dychwelyd electronau a lleihau'r enillion GWELER yn effeithiol, a thrwy hynny oedi ffurfio sianel a chodi'r foltedd fflachio arwyneb. Dylid talgrynnu cribau'r rhychiadau er mwyn osgoi cyflwyno gwelliannau i'r caeau lleol ar ymylon miniog newydd.