具有较低泄漏电流的优质表面绝缘聚合物,通过与相撞的等离子喷射沉积的定制涂层实现
Penghao Zhang1, Chenguo Yao1, Liang Yu1
1State Key Laboratory of Power Transmission Equipment Technology, School of Electrical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400030, China.
ACS applied materials & interfaces
|November 3, 2023
概括
研究人员开发了一种使用相撞等离子喷射的新型涂层方法,以显著改善高压半导体模块的表面绝缘. 这种技术可以将闪电电压提高69%以上,同时保持低泄漏损失,为介电研究提供了实用解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 等离子体物理学的物理学
背景情况:
- 高压半导体模块面临着表面绝缘方面的挑战,主要是由于表面电荷积累和电场扭曲.
- 现有的具有低表面导电率的绝缘介电材料,需要限制泄漏损失,在电荷消散和电场优化之间存在矛盾.
研究的目的:
- 为了抑制表面电荷积累,并优化高压半导体模块中的局部电场.
- 开发一种新的表面修饰策略,以提高介电性能.
主要方法:
- 使用相撞的等离子体喷射来修改三连接和接口的定制涂层沉积.
- 应用高屏障和低亲和度涂层以抑制电荷注入和促进电荷散射.
- 在三连接处沉积一个小面积的半导体,以减轻电场扭曲.
主要成果:
- 显著增加了聚四乙烯 (69.7%),聚胺 (43.2%) 和环氧 (39.6%) 聚合物的表面闪电电压.
- 在商用SiC模块中达到3/10,000以下的正常泄漏损失.
- 通过量身定制的涂层,证明了电荷注入的抑制和电荷散射的促进.
结论:
- 碰撞等离子体喷射方法有效地抑制了表面电荷积累,并优化了局部电场.
- 这种定制的涂层修改策略为高压应用中的介电学研究提供了一种新的,实用,快速,廉价和环保的方法.
- 该技术显著提高了表面绝缘性能,而不会影响低泄漏电流的要求.
