Ageing and breakdown of thin insulating polymer films

Zakrevskii, V. A.; Pakhotin, V. A.; Sudar, N. T.

doi:10.1063/1.4883365

Cited by 25 publications

(34 citation statements)

References 26 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Очевидно, что в условиях прыжкового транспорта носи-телей, характерного для органических материалов, воз-никновение электронных лавин в полимерах затруднено, поскольку длина свободного пробега в этих условиях не превышает 1 nm, что соответствует межмолекулярному расстоянию, и, следовательно, энергия, набираемая элек-троном даже в поле 10 7 V/cm, не превышает 1 eV, что су-щественно меньше энергии ионизации молекул. На это обстоятельство указывалось ранее в работах [11][12][13]. Критика представлений о лавинном характере пробоя полимеров для случая достаточно тонких пленок со-держится также в [14], но аргументация авторов не выглядит достаточно убедительной, поскольку они не учитывают в своих рассуждениях прыжковый характер транспорта носителей.…”

Section: экспериентальные данные и их обсуждениеunclassified

“…Критика представлений о лавинном характере пробоя полимеров для случая достаточно тонких пленок со-держится также в [14], но аргументация авторов не выглядит достаточно убедительной, поскольку они не учитывают в своих рассуждениях прыжковый характер транспорта носителей. В работах [12,13] предложен новый, не связанный с ударной ионизацией, физический механизм, с единых позиций рассматривающий старение (ухудшение свойств полимеров в электрическом поле со временем) и пробой и объясняющий быстрое возрастание тока при электри-ческом пробое полимерных диэлектриков. Данный меха-низм базируется на представлении о полевой ионизации макромолекул.…”

Section: экспериентальные данные и их обсуждениеunclassified

“…Вследствие кратковременности развития импульсного пробоя при его описании с позиции [12,13] можно огра-ничиться лишь анализом наиболее быстропротекающего процесса, а именно рассмотрением полевой ионизации макромолекул при туннельном переходе электрона с уровня высшей занятой молекулярной орбитали мак-ромолекулы (НОМО) на низшую свободную орбиталь (LUMO) другой молекулы. Отметим здесь, что такие (НОМО−LUMO) переходы определяют работу органи-ческих диодов Зинера [15].…”

Section: экспериентальные данные и их обсуждениеunclassified

“…Этот вывод находится в согласии с результатами изучения долговечности полимеров в постоянном электрическом поле [13,[19][20][21]. В обоих случаях (как в постоянном поле, так и в поле, напряженность которого возрастает со временем) долговечность определяется скоростью накопления повреждений макромолекул, т. е. скоростью их ионизации.…”

Section: экспериентальные данные и их обсуждениеunclassified

See 3 more Smart Citations

Импульсная Электрическая Прочность Пленки Полипропилена

Закревский¹,

Пахотин²,

Сударь³

2017

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Приведены результаты экспериментальных исследований электрической прочности пленки полипропилена толщиной 2 µm при импульсном нагружении образцов в субмикросекундном и микросекундном диапазонах времен. Показано, что экспериментальные данные импульсного пробоя полимерной пленки можно описать, используя представления об ионизационном механизме пробоя полимеров, не связанном с развитием в них ударной ионизации молекул. DOI: 10.21883/JTF.2017.02.44133.1907 ВведениеИзучение импульсной электрической прочности по-лимерных пленок представляет большой научный и практический интерес. Такие пленки используются в различных электротехнических устройствах в качестве изоляционных и диэлектрических слоев. В частности, они применяются в импульсных высоковольтных конден-саторах, что позволило существенно повысить рабочие характеристики этих устройств. Стремление к миниа-тюризации обусловливает необходимость использования в конденсаторах тонких полимерных пленок, толщины которых не превышают нескольких микрометров. В про-цессе эксплуатации конденсаторов пленки подвергают-ся воздействию электрических полей, напряженность которых может превышать 2−3 MV/cm. Ясно, что в столь сильных электрических полях проблемы электри-ческой прочности пленок приобретают первостепенное значение.Вопросы импульсной электрической прочности раз-личных полимерных пленок обсуждались в ряде работ. Электрические испытания проводились с использовани-ем высоковольтных импульсов различной амплитуды, формы и длительности. Это либо короткие импульсы длительностью не более 10 −7 s и протяженностью фрон-тов ∼ 1 ns [1-3], либо импульсы микросекундной (и бо-лее) длительности с существенно меньшей крутизной переднего фронта [4][5][6]. Установлено, что электрический пробой пленки происходит как на переднем фронте [4], так и на плато высоковольтных импульсов [1]. Причина наблюдаемого смещения момента пробоя с фронта на плато импульса напряжения в литературе не обсуждает-ся. В ряде работ по импульсной электрической проч-ности полимеров отмечается уменьшение пробивной напряженности на импульсах по сравнению с величиной пробивной напряженности при медленно (100−1000 V/s) возрастающем напряжении [5,7,8].Целью настоящей работы было выяснение законо-мерностей импульсного электрического пробоя пленки полипропилена (ПП) и обсуждение возможных причин его развития (механизма электрического разрушения) в субмикросекундном диапазоне времен. Используя вы-сокоскоростные методы регистрации с высоким вре-менным разрешением, предполагалось выяснить условия возникновения пробоя на фронте и плато импульса. Методика экспериментаОбъектом исследования служила двуосноориениро-ванная пленка ПП толщиной 2 µm, которая закреплялась в специальной оправке между двумя стальными элек-тродами и помещалась в конденсаторное масло. Один из электродов (плоский) находился под потенциалом земли. На второй (сферический электрод диаметром 2 mm) подавался высоковольтный импульс отрицатель-ной полярности. Осциллограмма импульса представлена на рис. 1. Используемый в работе генератор позволял формировать импуль...

show abstract

Section: экспериентальные данные и их обсуждениеunclassified

See 2 more Smart Citations

Импульсная Электрическая Прочность Пленки Полипропилена

Закревский¹,

Пахотин²,

Сударь³

2017

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In this work, we do not consider the physics of the phenomenon and concentrate on the effect of variation in the resistance of the break down channel with time on parameters of currents I(t) and I 1 (t), since the corresponding results can be used to determine the duration of the final stage of electric damage (breakdown) and compare it with the calcu lated duration [7].…”

Section: Measurement Of Breakdown Current In Dielectric Materialsmentioning

confidence: 99%

Measurement of breakdown current in dielectric materials

2015

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

A new method to determine the resistance of the breakdown channel, current, and characteristic time is based on the measurements of the breakdown current pulse in a wide range of parameters of the mea surement circuit. A problem with time dependent resistance of the breakdown channel is numerically solved. An experimental variation in the resistance of the breakdown channel can be used to estimate the breakdown time. The method is tested with the aid of computer experiments and employed in the analysis of oscillograms of breakdown current in experiments with a dielectric polymer.

show abstract

Rising of Dynamic Polyimide Materials: A Versatile Dielectric for Electrical and Electronic Applications

et al. 2023

View full text Add to dashboard Cite

Polyimides (PIs) are widely used in circuit components, electrical insulators, and power systems in modern electronic devices and large electrical appliances. Electrical/mechanical damage of materials are important factors that threaten reliability and service lifetime. Dynamic (self‐healable, recyclable and degradable) PIs, a promising class of materials that successfully improve electrical/mechanical properties after damage, are anticipated to solve this issue. The viewpoints and perspectives on the status and future trends of dynamic PI based on a few existing documents are shared. The main damage forms of PI dielectric materials in the application process are first introduced, and initial strategies and schemes to solve these problems are proposed. Fundamentally, the bottleneck issues faced by the development of dynamic PIs are indicated, and the relationship between various damage forms and the universality of the method is evaluated. The potential mechanism of the dynamic PI to deal with electrical damage is highlighted and several feasible prospective schemes to address electrical damage are discussed. This study is concluded by presenting a short outlook and future improvements to systems, challenges, and solutions of dynamic PI in electrical insulation. The summary of theory and practice should encourage policy development favoring energy conservation and environmental protection and promoting sustainability.

show abstract

Ageing and breakdown of thin insulating polymer films

Cited by 25 publications

References 26 publications

Импульсная Электрическая Прочность Пленки Полипропилена

Импульсная Электрическая Прочность Пленки Полипропилена

Measurement of breakdown current in dielectric materials

Rising of Dynamic Polyimide Materials: A Versatile Dielectric for Electrical and Electronic Applications

Contact Info

Product

Resources

About