空間電荷

P區失去空穴留下帶負電的離子，N區失去電子留下帶正電的離子，這些離子因物質結構的關係，它們不能移動的，因此稱為空間電荷，它們集中在P區和N區的交界面附近，形成了一個很薄的空間電荷區，這就是所謂的PN結。

空間電荷形成因素

高電場下通過電極注入形成的空間電荷

由於外加電場和極化的影響，降低了電子或空穴逸出電極的勢壘，從電極發射的電子或空穴在外加電場的作用下產生遷移，在遷移過程中被介質中的陷阱所捕獲而形成空間電荷。。所謂陷阱實際上是電荷的吸引中心（絕緣材料中的空間電荷問題）。分子結構中任何正負電荷作用中心不重合的地方都可能形成陷阱。例如雜質、鏈的斷裂、不同原子組成的鍵等都可以引起正負電荷中心不重合。掉入陷阱的電荷由於異極性電荷的靜電作用，吸引在那裡，無法再在電場中運動，這樣在介質中就形成空間電荷效應。通常在電場強度超過10kV/mm的情況下幾乎會在所有導體/固體絕緣表面都會產生電荷注入，且隨場強的增加和加壓時間的延長增大注入量。這種由電極注入所形成的空間電荷，通常發生在高場條件下，屬於同極性電荷。

交聯副產物等雜質離子解離形成空間電荷

XLPE中的雜質包括催化劑、抗氧化劑、以及電壓穩定劑等，在交聯過程中，交聯劑以及交聯殘餘物也是兩種必不可缺少的兩種雜質，在外加電場的作用下，這些雜質分解成正電荷和電子，分別向陰極和陽極運動，一部分沒有複合的電荷在介質內形成空間電荷。這種由交聯副產物和雜質所形成的空間電荷屬於異極性電荷。

偶極子轉向引起的極化電荷

偶極子趨於分散在試樣的表面並形成束縛電荷，束縛電荷在電極表面上感應出等量的異性電荷，改變了試樣與電極界面的局部電場，因此，它們的作用等同於空間電荷。

空間電荷測量

測量系統

1.脈衝電源：提供0/1.0kV、脈衝寬度8ns，重複頻率2kHz的脈衝電壓，數字顯示；

2.高壓電源：提供直流高壓；

3.信號耦合和感測模組：提供3s以上的脈衝時延，空間電荷靈敏度30.6/Ccm，空間解析度18~19m

實驗數據與結果分析

同樣是納米摻雜，自製複合介質與國外成品之間的差距卻是非常明顯的。造成這些差距的原因主要有以下幾點：

1)納米粒子的分散性。Tanaka等學者曾多次指出，納米粒子的分散性，是決定納米複合介質性能的最重要因素。由於納米微粒具有很高的表面能，具有不穩定性，極易團聚成二次粒子，例如納米MgO的親水性，使其一但受潮便會發生團聚，因此需通過表面改性，來提高納米微粒的可分散性，增強納米粒子在介質中的界面相容性，使納米粒子容易在有機化合物或水介質中分散，因此通過矽烷偶聯的方法來做表面改性。但是如果偶聯劑用量過多，團聚會再次發生，因此需要找到一個合適的偶聯劑和一個最優的最小用量。另外，經過矽烷偶聯後，填料往往不再是納米級別的了，因此還需對填料進行氣流噴射，使其恢復納米大小。不同偶聯劑選用和氣流噴射我們都沒有進行相應的實驗。因此，自製的複合介質的分散性肯定不會很好，這也就影響了材料的性能。