摘要：本文通过数值仿真和实验研究了陷阱密度及深度对空间电荷输运的调控过程及原理.建立了包含双极性注入、传导、电荷入陷、复合和抽出过程的电荷输运仿真模型,以此模型对有不同陷阱深度和陷阱密度的平板试样空间电荷随时间的演变过程进行了仿真模拟,并通过空间电荷分布和陷阱特性的实验测试分析对仿真结果进行了验证.在此基础上提出了空间电荷抑制的陷阱机理模型.仿真结果表明:增加陷阱密度和深度都可以改变电极注入电流和介质体传导电流的大小关系,进而调控空间电荷行为过程和抑制空间电荷积累.增加陷阱深度和密度有助于在电极界面附近形成陷阱电荷层,产生的反电场降低了界面电场或提高了电荷注入势垒,降低了电荷注入塑料,因而能够对抑制空间电荷在介质体内的积累.另外,通过引入深度低于0.8eV的陷阱也可以提高介质体电导从而抑制空间电荷积累.实验结果表明,纳米复合改性在聚乙烯中引入了大量陷阱,纳米复合电介质体内的空间电荷积累明显少于聚乙烯.纳米填料引入的大量深陷阱对聚乙烯基纳米复合绝缘材料优越的空间电荷抑制效果起重要作用.研究表明,通过纳米复合改性改变聚乙烯的陷阱特性可以对空间电荷行为起到较好调控作用.
