074e-2-opreview (Исследование работоспособности сегнетокерамических конденсаторов при повышенных электрических нагрузках)

отзыв официального оппонента кандидата физико-математических наук Ненашевой Елизаветы Аркадьевны на диссертационную работу Плотникова Андрея Павловича «Исследование работоспособности сегнетокерамических конденсаторов при повышенных электрических нагрузках», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.02 — «Электротехнические материалы и изделия» Актуальность работы Сегнетоэлектрики находят весьма широкое применение в современной технике. Известно применение сегнетоэлектриков в электрически управляемых устройствах — диэлектрических усилителях, модуляторах, различного рода преобразователях и ячейках памяти.

В этих устройствах используется свойство сегнетоэлектриков изменять свою диэлектрическую проницаемость под действием приложенного электрического поля и температуры. Высокие значения относительной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков а„— 1000 — 10000 позволяют применять их в сегнетокерамических конденсаторах. Нелинейная зависимость емкости от напряжения, присущая сегнетокерамическим конденсаторам, вызывает появление в цепи с конденсатором гармонических составляющих тока и напряжения высших порядков. Данное обстоятельство приводит к неприменимости параметров конденсатора, полученных измерением на малых амплитудах напряжения, для оценки его функционирования при больших амплитудах напряжения.

Оценка работоспособности осложнена относительно малым количеством работ в литературе, посвященных этому вопросу. Между тем существует практический интерес к применению сегнетокерамических конденсаторов в режимах перегрузки с целью увеличения энергетических характеристик конденсаторов в составе аппаратуры, рассчитанной на короткие сроки эксплуатации, и улучшения технико-экономических показателей аппаратуры. В этой связи, несомненно актуальным представляется проведение экспериментальных исследований, направленных на определение характеристик конденсаторов при повышенных электрических и тепловых нагрузках и разработку методов оценки работоспособности сегнетокерамических конденсаторов.

Представленная на отзыв диссертационная работа построена по традиционной схеме, состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы. Диссертация Плотникова А.П. изложена на 133 страницах и состоит из введения, обзора литературы (глава 1), методической части (глава 2), описания экспериментальных (главы 3 — 5) и теоретических (глава 6) исследований, заключения, списка использованной литературы из 1бб наименований, содержит 77 рисунков и 11 таблиц. Во введении автор обосновывает актуальность темы своей работы, определяет цель и задачи исследования. Приведены сведения о научной новизне, теоретической и практической значимости результатов диссертации, выносимых на защиту.

Основные сведения о многослойных керамических конденсаторах приведены в главе 1. Описаны основные конструкции многослойных сегнетокерамических конденсаторов, технология производства и используемые материалы. Изложены представления о физических процессах в сегнетоэлектрических материалах, имеющиеся в литературе модели зависимости диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков от температуры и напряжения. Показаны типичные зависимости нелинейных характеристик конденсаторов, предоставляемые производителями конденсаторов. Описание методик исследования нелинейных электрофизических характеристик сегнетокерамических конденсаторов и объектов исследования дано в главе 2.

Приведено описание специального экспериментального стенда для исследования работоспособности конденсаторов при повышенных нагрузках переменного тока. Особенностями стенда являются возможность менять амплитуду, частоту и форму испытательного напряжения, а также бесконтактное измерение температуры поверхности конденсаторов с помощью пирометра. В главе 3 представлены результаты исследования температурно-частотных и температурно-полевых характеристик конденсаторов. Обнаружено, что зависимость фактора потерь изучаемых конденсаторов от напряженности электрического поля спадает пропорционально обратному квадрату напряженности в диапазоне температур от 20 до 240 С, при этом при более высоких температурах имеет степенной рост.

Продемонстрирован термоактивационный характер проводимости сегнетоэлектрика изучаемых конденсаторов и наличие двух разных энергий активации проводимости. Результаты исследования кратковременной электрической прочности сегнетокерамических конденсаторов приведены в главе 4. Установлено соответствие функций распределения электрической прочности всех типов конденсаторов нормальному закону.

Показано, что температурная зависимость средней электрической прочности сегнетокерамических конденсаторов обладает особенностями: электрическая прочность конденсаторов типа Х7В. и Ч5Ч уменьшается линейно по мере роста температуры, однако для 250 и Н50 электрическая прочность меняется незначительно вплоть до температуры 240ОС. Результаты исследования работоспособности сегнетокерамических конденсаторов при повышенных нагрузках представлены в главе 5. Обнаружено, что срок службы конденсаторов от напряжения спадает по степенному закону.

Сроки службы исследуемых конденсаторов составляли 20 — 700 с. Показано, что механизмом отказа конденсаторов в режимах перегрузки является тепловой пробой. В заключительной главе приведен анализ переходных процессов в электрической цепи, содержащей конденсатор с нелинейной зависимостью емкости от напряжения. Получены некоторые новые теоретические результаты: решения для напряжения на конденсаторе с нелинейной зависимостью емкости при заряде- разряде конденсатора, методика определения зависимости емкости от напряжения посредством импульсного разряда испытуемого конденсатора. Замечания по диссертации По материалам, изложенным в диссертации, имеются следующие вопросы и замечания: 1. В работе автор исследует конденсаторы с электродами из различных материалов: Х7К, У5У, 751.1 — электроды из никеля, Н50 — из сплава серебра и палладия.

Вместе с тем, анализ полученных результатов не учитывает влияние материала электрода на характеристики конденсаторов. 2. Из работы не ясно, каким образом объясняется характер температурной зависимости электрической прочности конденсаторов типа 75У и Н50 и его отличие от такового для Х7К и У5У. 3. В работе отсутствует объяснение возможного механизма зависимости фактора потерь от напряженности электрического поля при температурах, превышающих 240 С. 4.

Напряженность электрического поля, которую автор рассчитывает по формуле Е = ИЫ, является средней напряженностью поля по слою диэлектрика. Предпринимались ли попытки оценить напряженность у края электродов? 5. В тексте диссертации имеются некоторые неточности и опечатки, так на стр.29 слово «смесь» Рс1/Ая следует заменить на «сплав» или «твердый раствор», а на стр.45 в таблице 1.6 в состав основных кристаллических фаз материала с а=2500-2700, кроме ВаТ1Оз, входит тв. раствор Т10г-Ят20зЯ)205, а не Т10з- Ятп20з-%205.

Заключение Несмотря на указанные недостатки, представленная работа заслуживает положительной оценки. Диссертация Плотникова А.П. «Исследование работоспособности сегнетокерамических конденсаторов при повышенных электрических нагрузках» является завершенной научно-квалификационной работой, а результаты, полученные автором, являются актуальными и могут быть использованы предприятиями-производителями сегнетокерамических конденсаторов, проектировщиками и конструкторами узлов радиоэлектронной аппаратуры.

Результаты диссертационной работы являются достоверными, что подтверждается необходимым количеством публикаций в отечественных и зарубежных изданиях, а также участием соискателя в международных конференциях. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 9 — в изданиях, рекомендованных ВАК, из них 7 индексируемых в базах Ясорпз и %еЬ оГ Яс1епсе. Автореферат диссертации полностью отражает ее содержание.

Таким образом диссертация Плотникова А.П. отвечает требованиям, установленным разделом П «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного Постановлением Правительства Российской Федерации от 24.09.2013 № 842 (ред. 01.10.2018), «О порядке присуждения ученых степеней» пунктам 9 — 14, а ее автор заслуживает присуждения ему искомой ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.02 — «Электротехнические материалы и изделия».

Официальный оппонент, кандидат физико-математических наук, генеральный директор ООО «Керамика» Ненашева Елизавета Аркадьевна Дата; 3О„О4. Я. Общество с ограниченной ответственностью «Керамика» Адрес: 194223, г. Санкт-Петербург, ул. Курчатова, 10 Тел.: +7 (812) 552-94-34 Электронная почта: 11уа®сегаппсз.зр. мисками Ж В.

ым9юсби~~ю 000„й~э 'ЙРнии3 Подпись Ненашевой Е.А. заверяю .