[发明专利]一种凝胶类材料宽频介电特性的测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种凝胶类材料宽频介电特性的测试装置及方法，将测试样本放置于宽频介电谱仪的上下电极，得到测试频率范围内标准样品的复相对介电常数；在宽频介电谱上测试相同频率下空叉指电极的电容值；将已知介电常数的标准样品用叉指电极承装后，再放置于宽频介电谱仪上测试相应频率下的电容值；基于所述标准样品的复相对介电常数、所述空叉指电极的电容值以及所述已知介电常数的标准样品用叉指电极承装后，再放置于宽频介电谱仪上测试相应频率下的电容值确定叉指电极电容参数。本发明中的上述装置及方法将灌有凝胶的测试电极装置放在宽频介电谱测试腔内，实现对凝胶类材料的宽频介电特性测试。

技术领域

本发明涉及宽频介电特性测试领域，特别是涉及一种凝胶类材料宽频介电特性的测试装置及方法。

背景技术

世界能源消耗量持续增大，电力需求日益增加，推动了新型电力电子器件的产生与发展。高压大功率器件广泛应用于柔性直流输电、航空及建筑等行业，现已成为主流的全控型功率开关器件。目前，有机硅凝胶材料因其具有良好的电气绝缘性、化学稳定性，常常作为器件的绝缘封装材料。

高压大功率器件具有高压、高频、高温的特点，对有机硅凝胶材料的绝缘性能提出了较高要求。而有机硅凝胶材料的介电特性将直接影响器件的电场分布及绝缘性能，所以获得有机硅凝胶材料在宽频率、宽温度范围下的介电特性对高压大功率器件的绝缘封装设计具有重要意义。

但有机硅凝胶材料固化前为液态，固化后呈有粘性的果冻状固体的特殊形态，导致凝胶类材料的宽频介电特性测试面临难题。常见液态材料介电特性测试时所用的液体池电极，无法承受凝胶材料的由液态到固态的变化过程，因此不适用于凝胶类材料的介电特性测试；且凝胶类材料也无法制成固定形状(如一定厚度的方形测试片)，直接放置在平板电极之间进行介电特性测试。因此，必须提出一种适用于凝胶类材料的宽频介电特性测试方法，实现对有机硅凝胶等材料的宽频介电特性测试。

本专利针对凝胶类材料的宽频介电特性测试，提出了叉指电极与聚四氟绝缘外壳配合宽频介电谱仪的测试方法，通过仿真分析与实验校准相结合，确定测试电极装置的电容参数，消除其介电贡献，实现对凝胶类材料宽频介电特性的准确测试。将测试结果与材料产品参数进行对比，结果表明该测试电极装置可以获得较好的凝胶类材料的宽频介电特性，对于指导和评价功率模块绝缘耐电能力具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种凝胶类材料宽频介电特性的测试装置及方法，实现对凝胶类材料宽频介电特性的准确测试。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种凝胶类材料宽频介电特性的测试装置，所述测试装置包括：

电极测试装置、辅助电极以及宽频介电谱仪；

所述电极测试装置通过所述辅助电极与所述宽频介电谱仪连接。

可选的，所述电极测试装置包括：

绝缘外壳和叉指电极，所述叉指电极位于所述绝缘外壳内。

可选的，所述绝缘外壳和所述叉指电极上均包括三个金属端子，分别为高压端、低压端以及接地端。

可选的，所述绝缘外壳的材质为聚四氟乙烯。

本发明另外提供一种凝胶类材料宽频介电特性的测试方法，所述测试方法包括：

将测试样本放置于宽频介电谱仪的上下电极之间，得到测试频率范围内标准样品的复相对介电常数，记为ε_c^*(ω)；

在宽频介电谱上测试相同频率下空叉指电极的电容值，记为C_e^*(ω)；