Kuvvetli elektrik alanı ve gaz boşalmaları etkisiyle yarı iletken ve dielektrik materyallerin yüzey aktivitasyonu

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi KUVVETLİ ELEKTRİK ALANI VE GAZ BOŞALMALARI ETKİSİYLE YARI İLETKEN VE DİELEKTRİK MATERYALLERİN YÜZEY AKTİVASYONU Necati ÖZBEY İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik-Elektronik Anabilim Dalı 60+x sayfa 2001 Danışman: Prof. Dr. Hafız ALİSOY Bu çalışmada, çağdaş elektroniğin ve elektronik endüstrisinin güncel problemlerinin çözümünde yaygın olarak kullanılan, farklı fıziko kimyasal özelliklere sahip polimer dielektriklerin (PI- Polimid, PET- poletilentereftalat, PS-Polstiren, PE- Polethlen) mevcut adhesion özelliklerinin modifikasyonu araştırılmıştır. Kullanım amacına uygun olarak elektrofiziksel özelliklerinin değiştirilmesi incelenen materyallere, farklı gaz ortamlarında (Hava, Hava+COı) gerçekleştirilen farklı gaz boşalmaları (kısmi ve korona) etkisi sonucu sağlanmıştır. Boşalma süresinin küçük değerleri için (ttreat^l000 S) materyallerin yüzey özelliklerindeki değişimler, yapıda oluşan uzay hacim yükleri ile açıklanabilir. Materyallerin yüzey özelliklerindeki değişimler yüzey ıslatma açısının ve yüzey potansiyelinin değişim kinetiklerinden deneysel olarak belirlenmiştir. Ayrıca gaz boşalması etkisi sonucu yüzeyi modifiye edilmiş materyallere boşalma kanalından injekte olmuş yükler teorik olarak incelenmiş, teorik sonuçların deney sonuçlarıyla iyi uyum sağladığı belirlenmiştir. Tezde, iyonların difüzyonu dikkate alınarak unipolar koronanın diferansiyel denkleminin çözümü verilmiş, korona boşalmasında uzay hacim yüklerinin dağılımı ve de koronanın taç örtüsü incelenmiştir. Farklı gaz ortamlarında (Hava, Hava+COı) gerçekleştirilen gaz boşalmaları sonucu, incelenen materyallerin adhesion özelliklerinin değişiminin korona boşalmasına göre AC kısmi boşalmada daha etkin olduğu sonucuna varılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: polimer dielektrik, adhesion, gaz boşalması, yüzey potansiyeli, korona boşalması, unipolar korona, hacim yükü, boşalma etki süresi.

ABSTRACT Master Thesis SURFACE ACTIVATION OF SEMICONDUCTORS AND DILECETRIC MATERIALS AS A RESULT OF STRONG ELECTRIC FIELD AND GAS DISCHARGE EFFECTS Necati ÖZBEY İnönü University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Electric-Electronic 60+ x pages 2001 Supervisor: Prof. Dr. Hafız ALİSOY In this study, modifications of present adhesion properties of polymer dielectrics (PI- polyimide, PET- polyethylenereftalat, PS- polystyrene, PE- polyethylene) -which have different physico-chemical properties and being widely used in the solution of contemporary electronics and industrial electronics problems- have been investigated. Changing of electro-physical properties with regard to usage purpose is achieved as a result of different gas discharge (partial or corona) effects which took place in different gas mediums (air, air+COi) on investigated materials. The changes on the surface properties of materials for small values (ttreat<1000 s) of discharge duration can be explained in terms of space volume charges formed on the material. The changes on the surface properties of materials have been determined by examining potential charge kinetics of surface and surface wetness angle. Moreover, injected charges through discharge channels into materials with a modified surface as a result of gas discharge effect have been studied and theoretical and practical findings found to be compatible. In this thesis, differential equation of unipolar corona has been determined by taking diffusion of ions into account and its solution is given, then distribution of space volume charges during corona discharge and canopy covering of corona have been investigated. As a result of gas discharges taking place in different gas mediums (air, air+COi); it is concluded that the changes in the adhesion properties of investigated materials are more effective in AC partial discharge than corona discharge. KEY WORDS: polymer dielectric, adhesion, gas discharge, surface potential, corona discharge, unipolar corona, volume change, discharge effect duration.