| 研究課題/領域番号 |
20K14712
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 湘南工科大学 |
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研究代表者 |
岩渕 大行 湘南工科大学, 工学部, 講師 (50757341)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 部分放電 / 沿面放電 / 電界電子放出 / 電子デバイス / パッシェンの法則 / 放電現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、放電研究の分野で未開拓のまま残されてきた低気圧・微小ギャップにおける放電現象にスポットを当てるものである。低気圧環境下における電界電子放出微小電流・絶縁破壊特性測定、および微小空隙における放電特性の把握を通じて、低気圧環境化における微小ギャップ放電機構を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
数μm以下の微小なギャップ（以下マイクロギャップと記す）における絶縁破壊（放電）現象の解明は、デバイスなどの信頼性を確保するうえで重要な課題である。特に近年の微細加工技術の発達に伴い、気体中や絶縁物表面の微小ギャップにおける絶縁破壊現象が大きな問題とされるようになり、マイクロギャップ間の絶縁破壊現象に関する研究が盛んにおこなわれるようになっている。しかしながら、これまでの研究報告は大気圧環境下での使用を暗黙の前提として実施されたものであり、機器、デバイスの絶縁設計上不可欠となる雰囲気気体圧力の影響を考慮した放電機構に関する検討が全くなされていないのが現状である。そこで本研究では高精度電流測定・絶縁破壊時間遅れ特性測定とシミュレーションを組み合わせたシステマティックな研究により、低気圧・微小ギャップ環境下における絶縁破壊メカニズムを明らかにし、微小なギャップを有するデバイスの絶縁設計の高度化に不可欠な知見を提供することを目的とする。
本年度は、低気圧環境下での絶縁破壊特性測定に向けたチャンバ排気系の整備および回路系の構築を行い、低気圧環境下でのV-t特性を取得した。その結果、圧力を1/10atm, 1/100atm、ギャップ長を1-10μmとした場合の放電現象には強い極性効果がみられた。とくに負極性電圧印加時は負極を起点とした放電となり、高圧電極のみに溶融が発生した。ここから、低気圧環境下での放電現象には電界電子放出が強く影響していることが示唆される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は低気圧、短ギャップにおける絶縁破壊特性を取得することができたが、絶縁破壊機構、部分放電開始機構の物理モデル構築までには至らなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度が最終年度となる。本年度得られた低気圧環境下でのV-t特性をもとに、パッシェンの法則の極小値以下の領域における絶縁破壊機構、部分放電開始機構を検討し、微小ギャップを有する機器における新たな絶縁設計指針を提案する。
また、本年度の実験の際には正極性電圧印加時に不正放電が多く見られたため、対策の上追加で実験を実施する。
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