極小pd下における放電現象に関する研究

极小局放下的放电现象研究

• 批准号: 20K14712
• 负责人: 岩渕 大行
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Shonan Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14712/
• 关键词: 部分放電; 沿面放電; 電界電子放出; 電子デバイス; パッシェンの法則; 放電現象

数μm以下の微小なギャップ（以下マイクロギャップと記す）における絶縁破壊（放電）現象の解明は、デバイスなどの信頼性を確保するうえで重要な課題である。特に近年の微細加工技術の発達に伴い、気体中や絶縁物表面の微小ギャップにおける絶縁破壊現象が大きな問題とされるようになり、マイクロギャップ間の絶縁破壊現象に関する研究が盛んにおこなわれるようになっている。しかしながら、これまでの研究報告は大気圧環境下での使用を暗黙の前提として実施されたものであり、機器、デバイスの絶縁設計上不可欠となる雰囲気気体圧力の影響を考慮した放電機構に関する検討が全くなされていないのが現状である。そこで本研究では高精度電流測定・絶縁破壊時間遅れ特性測定とシミュレーションを組み合わせたシステマティックな研究により、低気圧・微小ギャップ環境下における絶縁破壊メカニズムを明らかにし、微小なギャップを有するデバイスの絶縁設計の高度化に不可欠な知見を提供することを目的とする。本年度は、低気圧環境下での絶縁破壊特性測定に向けたチャンバ排気系の整備および回路系の構築を行い、低気圧環境下でのV-t特性を取得した。その結果、圧力を1/10atm, 1/100atm、ギャップ長を1-10μmとした場合の放電現象には強い極性効果がみられた。とくに負極性電圧印加時は負極を起点とした放電となり、高圧電極のみに溶融が発生した。ここから、低気圧環境下での放電現象には電界電子放出が強く影響していることが示唆される。

阐明低于几个μm（以下称为微型案例）的小差距中的崩溃（放电）现象是确保设备的可靠性等的重要问题。特别是，随着微型制动技术的最新发展，微型群体的分解现象的最新开发，在气体和绝缘体表面中的微层面现象变得更多的问题是对较大的问题的更多问题，并且已经成为了一个较大的问题。但是，先前的研究报告已经实施了以下假设，即它们在大气压环境中使用，目前的情况是，考虑到大气气压的影响，没有考虑到放电机制，这对于设备和设备的绝缘设计至关重要。因此，这项研究旨在通过结合高精度当前测量，介电分解时间延迟特征测量的系统研究来阐明低压和微隙环境中的分解机制，并为设备的复杂绝缘设计提供了必不可少的知识。今年，我们开发了室排气系统并建立了电路系统，以测量低压环境中的分解特性，并在低压环境中获得了V-T特征。结果，当压力为1/10atm，间隙长度为1-10μm时，在排放现象中观察到了强极性效应。特别是当应用负极电压时，从负电极开始放电，导致熔化仅在高压电极中发生。这表明场电子发射对低压环境中的排放现象有很大影响。

项目成果

Polarity Effect of Breakdown Characteristics across Micrometer-scale Surface Gap

微米级表面间隙击穿特性的极性效应

• DOI: 10.1541/ieejfms.140.342
• 发表时间: 2020
• 期刊: IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials
• 作者: Iwabuchi Hiroyuki;Oyama Tsutomu;Kumada Akiko;Hidaka Kunihiko
• 通讯作者: Hidaka Kunihiko

Polarity effect of breakdown characteristics across micrometer‐scale surface gap

• DOI: 10.1002/eej.23316
• 发表时间: 2020-12
• 期刊: Electrical Engineering in Japan
• 影响因子: 0.4
• 作者: H. Iwabuchi;T. Oyama;A. Kumada;K. Hidaka

A Systematic Comparison of Intense-Mode Vacuum Arc Between CuCr and AgWC Electrode by Using Various Optical Diagnostics

• DOI: 10.1109/tps.2020.2992675
• 发表时间: 2020-06
• 期刊: IEEE Transactions on Plasma Science
• 影响因子: 1.5
• 作者: Y. Inada;R. Kikuchi;H. Nagai;Y. Yamano;M. Maeyama;H. Iwabuchi;A. Kumada;K. Hidaka;E. Kaneko

mmオーダ沿面ギャップにおける放電シミュレーション

毫米级爬电间隙放电仿真

• 发表时间: 2021
• 作者: 岩渕大行