[发明专利]一种基于PN结芯片的高压电弧监测系统及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于PN结芯片的高压电弧监测系统及其制备方法，由氧化镓基PN结光电芯片、Ti/Au圆形薄膜电极、紫外光电探测外围电路、指示灯和NB通信模块组成；氧化镓基PN结光电芯片包括蓝宝石单晶衬底、n型β‑Ga₂O₃薄膜、p型Sm₂O₃薄膜，其中β‑Ga₂O₃薄膜的厚度为300‑500nm，位于蓝宝石单晶衬底的上方，并且面积相同，Sm₂O₃薄膜的厚度为300‑500nm，位于β‑Ga₂O₃薄膜的上方，面积为β‑Ga₂O₃薄膜的一半，与Sn:β‑Ga₂O₃薄膜形成Sm₂O₃/β‑Ga₂O₃PN结结构；Ti/Au圆形薄膜电极，直径为2mm；Ti/Au圆形薄膜电极包括Ti薄膜电极、Au薄膜电极，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，Ti薄膜电极稍微厚度为20‑30nm，Au薄膜电极的厚度为60‑90nm。光电芯片性能稳定，响应度和灵敏度高，暗电流小，具有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高压电弧监测系统，具体是指一种基于PN结芯片的高压电弧监测系统及其制备方法。

技术背景

电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花，这些现象长时间出现会损害高压设备，引发电力系统瘫痪，对电力系统造成严重的危害。此外，电弧放电也会严重地影响人身安全。因此，如何准确、及时、有效地检测电弧放电的位置及强弱对保证电力系统可靠运行、减少设备损坏和确保人身安全具有重要的意义。

电弧放电的监测通常有人工目视检查、远红外望远镜、超声波电晕检测和日盲紫外检测技术等，由于太阳光中含有很强的红外线，用红外线望远镜观察误检率较高，而超声波电晕检测装置探测距离较近，在使用中的人为影响因素较多，检测误差较大。日盲紫外检测技术是近几年来新兴的一种电弧检测方式，可以检测电弧放电发出的200-280nm波段深紫外光谱，而不受太阳光中300～360nm波段的紫外线干扰，检测精度高。

发明内容

本发明的目的是提供一种灵敏度高、稳定性好，可以远程监测高压电弧、电晕发出的紫外线强度等信息，并远程发送到电网监控端的高压电弧监测系统及制备方法。

本发明的技术方案为：

一种基于PN结芯片的高压电弧监测系统，其特征在于由氧化镓基PN结光电芯片、Ti/Au圆形薄膜电极、紫外光电探测外围电路、指示灯和NB通信模块组成；所述的氧化镓基PN结光电芯片包括蓝宝石单晶衬底、n型β-Ga₂O₃薄膜、p型Sm₂O₃薄膜，其中β-Ga₂O₃薄膜的厚度为300-500nm，位于蓝宝石单晶衬底的上方，并且面积相同，Sm₂O₃薄膜的厚度为300-500nm，位于β-Ga₂O₃薄膜的上方，面积为β-Ga₂O₃薄膜的一半，与β-Ga₂O₃薄膜形成Sm₂O₃/β-Ga₂O₃ PN结结构，所述的Ti/Au圆形薄膜电极，直径为2mm；Ti薄膜电极厚度为20-30nm，Au薄膜电极在Ti薄膜电极的上方，厚度为60-90nm；

所述一种基于PN结芯片的高压电弧监测系统的制作方法具有如下步骤：

(1)氧化镓基PN结光电芯片的制备：