隨著對XLPE電纜絕緣中空間電荷研究的深入，研究人員逐漸認（rèn）同了使用“陷阱”這個概念（niàn）來描述空間（jiān）電荷（hé）駐留位置。“陷阱”的概念來源於半導（dǎo）體物理學，對於半導體而（ér）言，研究對象是無機晶體材料，它們具有明確的能級機構（gòu），可以使用（yòng）摻雜（zá）的方法定量控製材（cái）料中的（de）陷阱能級分布來調製波函數，控（kòng）製量子陷的深度和分布，實現所需的功能。而對於像XLPE絕緣這樣的高（gāo）分子聚合物，由於其結（jié）構的不規整性，波（bō）函數不連續，因（yīn）此無法（fǎ）應（yīng）用量（liàng）子力學的方程定量的求解波函數。
J.E.Kalk等運用LCAO法對聚（jù）乙烯的能帶結構進行了近似計算，認為對聚乙烯這種半結晶（jīng）材料，雖然不具備遠程有序結構，但可以認為其近程結構是有序的，於是聚合物的能帶結構模型得以引入。該模（mó）型可以簡單明了的解釋電荷入陷和脫陷以及載流子的運輸（shū）等現象。
描述陷阱的（de）參數有：陷阱捕獲（huò）截麵、陷（xiàn）阱能級和陷阱能（néng）級密（mì）度分布（bù）等。在XLPE絕緣（yuán）中產生陷阱的因素非常複雜，有內在因素也有外在因素。產生陷阱的內在因素有：
1)晶態區和非晶態區的界麵；
2)應力或化學反應感應的表麵態（tài）和界麵態；
3)表麵和體內（nèi）偶（ǒu）極子態（tài）；
4)體內分子（zǐ）離子態；
5)雜質，包括（kuò）不同化學基團，如極性基（jī）團和離子基團；
6)端基；
7)支鏈；
8)鏈折疊和彎曲；
9)化學構型和（hé）構象；
10)斷鏈；
11)極化子態；
產生陷阱的外在因素也有許多，使絕緣材料結構產（chǎn）生缺陷的所有物理和化學作用都（dōu）是產生（shēng）陷阱的外在因素（sù），如輻射（shè）、摻雜、氧化和外施電場作（zuò）用等。
在（zài）研究空間電荷形成及作用機理的基礎上，對陷阱的物理和化學本質開始進行研究。特別是（shì）X射線（xiàn）誘導熱刺（cì）激電流(TSC)和熱致發光技術的應用為陷阱研究提供了豐富的（de）信息。低溫時（shí），X射線輻射產生的自（zì）由電子或空穴被陷阱捕獲（huò），在偏置電場的作用下有電子或空穴從陷阱中熱釋放出來形成熱刺激電流，一（yī）些被釋放的電子與空穴發生輻射性複合，產生熱致發光。通過X射線誘導TSC研究發現，氧化產物、交聯副產物及雜質可以成為載（zǎi）流子陷阱。通過TSL實驗研究發（fā）現了由雙鍵、自由基和氧氣分子形成的陷（xiàn）阱存在。
空間電荷的形成也有（yǒu）內在和外在的因（yīn）素。產生陷阱的內（nèi）在因素可以成為空間電荷的來源和駐留（liú）位置（zhì），在電場作用下，晶態區與非晶態區的界麵發生極化，產生（shēng）極化電荷，它將存在於界麵附近，形成空間電荷;還包括雜質在電場作用下發生電離，並進一步在電場作用下發生定向移動，這是異極性空（kōng）間電荷的重要來源。產生陷阱的外在因素，如輻射，可以向介質內部注入電荷，形成空間電荷（hé），並且已經有試驗表明（míng）輻射能夠產生新的陷阱;在外施電場作用下，在電極和介質（zhì）的界麵或介質的內部，通（tōng）過Schottky或Fowler-Nordheim效（xiào）應（yīng）發射（shè）電（diàn）荷，也將在介質中形成（chéng）空間電荷，這是形（xíng）成（chéng）同極性空間電荷的主要來源。
下麵說明XLPE電纜中絕（jué）緣電樹枝化的過程（chéng）。在交流電壓下，電極在不同極性的半（bàn）周期內相繼發生了（le）電子和空穴的注（zhù）入，注入載流子進入陷阱後與反極性電荷複合，複合釋放的能（néng）量（liàng）轉化為斷裂聚合物鏈（liàn）的（de）能量。在單極性電壓下，注入陷阱的電子或空穴所釋放（fàng）出（chū）的能量通過共振機理轉移給電子，熱電子碰斷聚合物鏈，大分子（zǐ）的（de）斷裂生成了大（dà）量的自由基和小分（fèn）子產物，而生成的自由基對於聚合物的降解又有催化作用，並且加上氧的參與，從而導致更大範圍的降解，形（xíng）成了低密度區。在低密（mì）度（dù）區發生碰撞電離（lí），部分釋放的能量轉化為光，部分能量使更多的聚合物分子斷裂（liè），這樣就（jiù）形成了空心的（de）電樹枝通道，此後局部放電發生（shēng），電樹枝生長加（jiā）速，最終導（dǎo）致聚合物的擊（jī）穿（chuān），如圖所示。
XLPE電纜絕緣電樹枝化的陷阱模（mó）型
關注微信公眾號