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脈沖電場下ZnO壓敏陶瓷動態(tài)擊穿過程研究

祝志祥; 張強(qiáng); 朱思宇; 盧成嘉; 劉藝; 楊佳; 吳超峰; 曹林洪; 王軻; 高志鵬; 朱承治 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司電工新材料研究所; 先進(jìn)輸電技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 北京102211; 西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院; 綿陽621000; 中國工程物理研究院流體物理研究所; 沖擊波物理與爆轟物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 綿陽621900; 清華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院; 北京100084; 國網(wǎng)浙江省電力有限公司; 杭州310007

摘要：陶瓷電擊穿問題涉及熱、光、電多場耦合效應(yīng),一直是非平衡物理學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。本工作在不同燒結(jié)溫度下制備了晶粒尺寸大小不同的氧化鋅陶瓷,采用脈沖高壓發(fā)生裝置對陶瓷進(jìn)行擊穿實(shí)驗(yàn),通過對陶瓷擊穿過程的分析和對比,研究了ZnO陶瓷體擊穿的時(shí)間步驟。結(jié)果顯示,不同晶粒大小的陶瓷擊穿過程均在7μs 之內(nèi),典型的壓降曲線分為三個階段。第一個階段對應(yīng)于材料中的氣孔擊穿和擊穿通道初步形成;第二階段對應(yīng)于晶界擊穿;第三個階段是導(dǎo)電通道的完全形成。研究數(shù)據(jù)顯示,晶粒擊穿過程的持續(xù)時(shí)間最長,晶界次之,氣孔的擊穿時(shí)間最短。不同燒結(jié)溫度下,樣品晶界和晶粒的擊穿時(shí)間以及氣孔的擊穿速度均存在差異。

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