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为什么高介电强度是功率管规格的关键因素
作者:摩根热陶瓷中国
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随着多领域技术的发展,业界需要越来越小的零件、同时具有更高的性能和更长的使用寿命。摩根先进材料(Morgan Advanced Materials)的新业务经理Joerg-Uwe Wichert与我们探讨了为什么拥有更高介电强度的功率管在高电压应用中变得越来越重要,特别是在高温情况下。

作为在许多对电性能和热稳定性具有苛刻要求的环境中起到关键作用的零件,高压功率管需要具有足够大的电绝缘性能和介电强度以承受强电场。现在比以往更需要工程师和材料专家保证功率管的介电性能,具体而言,对任何壁厚都要具有15kV/mm的介电强度,这一参数对许多材料制备厂商都难以实现。

这种向着更高介电强度的保证的转变,很大程度上是由技术上的产品设计推动的。快速发展的高科技行业正朝着更高性能、更长使用寿命和越来越小的或同样的覆盖区发展。

这种“产品更小,性能更好”的设计标准,要求零件的尺寸更小同时又能实现优化的性能和更长的使用寿命,对功率管制造商来说,更高的介电强度是生产更小的功率管的必要因素。

行业概况

总之,更高的介电强度能帮助创造尺寸更小、性能更高和更持久的功率管。然而面临的挑战是,传统氧化铝陶瓷材料通常只能保证实现~9kV/mm的介电强度,达不到许多领域所要求的15kV/mm,例如医疗保健、通信、航空航天、国防和石油及天然气领域。

纵观这些行业,像CT扫描仪、光电倍增管、卫星引擎和航空航天电子对抗系统这样的设备正在向紧凑、高性能的技术方向发展,而能保证更高介电强度的材料所能实现的设计推动了这一发展,并且这样的发展趋势丝毫没有减缓的迹象。

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介电强度背后的秘密

有许多因素会影响一种材料的介电强度,包括原材料的质量以及制造过程中的加工方式。在其应用设置中,厚度、工作温度和热循环频率都能影响性能和使用寿命。Morgan在制造过程中使用了自有的经过精挑细选的铝土矿来源的原料,再加上精密的过程控制,从而能确保实现最优化的材料性能。

因此在指定功率管时,无论壁厚多少,选择的材料必须能提供高的热导率,以及确保实现15 kV/mm的介电强度。

更小的零件,更长的使用寿命

对于高电压应用来说,使用高纯度氧化铝来制造功率管能确保实现15kV/mm的介电强度,并且还具有以下最关键的三个优势:更小的零件、优化的性能和更长的使用寿命。

更高介电强度的氧化铝可以用来制造那些非常重要的较小的零件,同时相比更大的同类产品而言仍然能提供相同或更出色的性能级别。在某些环境中,为了美观,每个单独零件的大小会超出组建较小设备的需要。例如在医疗领域,零件大小对于那些将重量用作平衡力的设备而言是一个关键的设计因素,如CT扫描仪中,功率管以20G的力每分钟转120次。

同样,由于应用的特性,影像增强管在国防领域的发展要求越来越小的零件能在电子环境要求苛刻的情况下运行。在这个产品中使用的功率管具有大约1.4毫米的壁厚,却仍然能够承受所要求的高电压。

稳定性和可靠性的加强是推动高介电强度产品开发的另一个驱动因素,例如Morgan的AL300TM功率管。这种材料具有出色的介电性能,使得钎焊的装配零件在质量和性能上更可靠,而且重要的是,能够为制造商提供更高的平均故障间隔时间(MTBF)。

这对于高电压环境特别重要,因为在那样的环境下电气故障发生得太突然(通常以纳秒为单位),它们可以在材料中形成导电通路和击穿放电,严重损害或破坏任何电绝缘能力。工程师和终端用户都非常关注这种代价高昂的故障,因此在市场上推出的这种更高介电强度的材料成为一种受欢迎的替代传统材料的解决方案。

更不用说将设备停机时间减至最低所带来的成本和时间效率的提升,这在那些依赖昂贵和高复杂工艺设备的领域中所起的作用更加明显。

将增加的性能、较小的尺寸和更高的可靠性有机结合在一起,将能帮助开发使用寿命更长的产品,这对于任何关键决策者和控制所有行业附加值的领域来说是一个真正的卖点。

若想获得更多关于Morgan的AL300TM材料的详细信息,请访问www.morgantechnicalceramics.com/power-tube-spec(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2016-8-4)
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