[发明专利]基于陷阱能级聚乙烯纳米复合材料直流击穿场强的预测方法

权利要求书

1.一种基于陷阱能级聚乙烯纳米复合材料直流击穿场强的预测方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

S1、选取厚度为L的聚乙烯纳米复合材料为待测样品；

S2、将上述样品置于温度T、相对湿度X的密闭空腔中，采用表面电位衰减实验电路向样品充电，然后采用静电电位计测量样品表面的电位并获得表面电位的衰减曲线，通过双指数拟合计算得到表面电位Us，计算如下：

U_s＝Aexp(αt)+Bexp(βt)

其中：A为浅陷阱分量；

α为浅陷阱衰减常数；

t为衰减时间；

B为深陷阱分量；

β为深陷阱衰减常数；

通过计算样品的陷阱能级分布特征获得深陷阱能级中心的深度E_h及密度N_h，计算如下：

E_h＝kTln(νt)

其中：k为玻尔兹曼常数；

T为绝对温度；

v为逃逸频率；

ε₀为真空介电常数；

ε_r为相对介电常数；

q为元电荷量；

S3、根据提取的陷阱能级中心深度E_h，假设入陷电荷在普尔-弗伦凯尔效应下能够完全脱陷导致击穿，计算获得样品的本征击穿场强F_BD:

S4、根据以上获得的陷阱中心能级参数E_h、陷阱中心密度N_h及本征击穿场强F_BD，并考虑样品上施加电压的升压速率k，利用有限元软件求解双极性载流子输运模型，并获得样品内部场强Fi(x，t)：

双极性载流子输运模型计算如下：

j_c(x,t)＝q_free(x,t)μ₀F(x,t)

其中：q_total为总电荷密度，为q_free及q_trap之和；

q_free为自由电荷密度；

q_trap为陷阱电荷密度；

j_c为传导电流密度；

x为位置；

μ₀为载流子迁移率；

F为内部电场强度；

为电位；

当内部场强满足如下条件时，认为样品击穿：

F_imax＞F_BD

其中：Fimax为内部电场强度最大值；

S5、根据样品击穿的时刻t_BD和外施电压的升压速率k，计算样品的直流击穿场强预测值F_p：