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聚四氟乙烯薄膜在纳秒脉冲下的击穿特性

实验装置及测量

实验装置电气电源采用输出电压范围为0~300kV的重复频率纳秒脉冲电源SPG2000N，脉冲上升时间约 15ns，脉宽30~40ns，重复频率1~1000Hz，输出平均功率13kW，其开启、关停及重复频率的调节均通过触 发脉冲控制器控制。实验中聚四氟乙烯薄膜试品击穿后，通过关断保护电路以输出给触发脉冲控制器关 断信号来实现SPG2000N的关停。WR204Xi数字存储示波器（带宽2GHz，采样率10GS/s）用来记录击穿电压 和电流波形。TDS220示波器（带宽100MHz，采样率1GS/s）用来测量重复频率耐受时间。两根10cm长的双 层同轴电缆连接示波器和存储数据用的计算机。实验时触发脉冲控制器、示波器、关断保护电路和计算 机均放置在屏蔽室内。实验中采用半球（R10）-板电极系统进行测量，聚四氟乙烯薄膜浸泡在变压器油 中。
实验时击穿电压通过附着在SPG2000N输出处的耦合式电容分压器测量，分压比约为10000.击穿电流通 过自积分罗氏线圈测量，其变比约为35mV/A。除了击穿后自动关停电源设备，关断保护电路还将用来测 量聚四氟乙烯PTFE的重复频率耐受时间。测量原理如下：当触发脉冲控制器输出脉冲启动SPG2000N时， TDS220示波器的通道1开始同时记录输出的脉冲。当一系列脉冲施加到聚四氟乙烯PTFE导致击穿后，击穿 电压和电流信号触发WR204Xi示波器，产生一个脉宽20ms触发反馈信号，由TDS220世博的通道2记录，此 时TDS220示波器两个通道信号的时间差即为实测的重复频率耐受时间，测量系统从发出导致击穿的脉冲 控制信号到示波器产生反馈信号需22μs。

通过对重复频率纳秒脉冲下聚四氟乙烯PTFE薄膜的击穿特性的实验研究，测量并计算了电压电流及重 复频率耐受时间等参数，结果表明重复频率纳秒脉冲下聚四氟乙烯薄膜的击穿场强为MV/cm量级。重复频 率耐受时间在ms量级，表明了除了本征和电子崩击穿模式以外，重复频率纳秒脉冲下热积累效应也是一 种重要的击穿模式，同样材料本身结构的缺陷也会促进聚四氟乙烯薄膜击穿过程。研究了重复频率和施 加场强对重复频率耐受时间和施加脉冲个数的影响，结果表明重复频率耐受时间随施加场强和重复频率 的增加而非线性减小，而施加脉冲个数随施加场强的增加而非线性减少，但随重复频率的增加先增加后 趋于饱和或减少。此外，聚四氟乙烯薄膜本身性质及油浸时间使实验数据具有分散性。镇江聚四氟乙烯薄膜,镇江聚四氟乙烯薄膜质量,扬城电塑由扬中市扬城电塑有限公司()提供。