介电击穿

更新时间:2022-08-25 18:06

介电击穿是指在两个导电板之间为了某些目的添加的不导电的物质,由于电压太高,这种物质被破毁,失去不导电的功能,变成了导体。这个现象就是介电击穿。最简单常见的介质是空气,如果电压大了,空气就会电离。

简介

介电击穿是指电介质在电场作用下,介质由介电状态变为导电状态的现象。

分类及原理

相应的临界电场强度称为介电强度、电气强度或击穿电场强度。通常分为三种类型:

(1)热击穿是指处于电场中的介质,由于介质损耗而发热,当外电场足够高时,散热与发热可能从平衡态转入非平衡态,若发热多干散热,介质温度愈来愈高直到出现局部的不可逆破坏;

(2)电击穿是指在强电场下,固体导带中可能因冷发射或热发射存在的电子,在外电场作用下,电子被加速获得动能,另一方面,由于与晶格振动相互作用,把电场能量传递给晶格。当上述两个过程在一定温度和场强下平衡时,介质有稳定的电导。当电子从电场中得到的能量大于传递给晶格振动的能量时,电子的动能越来越大,自由电子数急剧增加,电导进入不稳定状态,即发生电击穿;

(3)化学击穿是指在电场及其导致的化学变化联合作用下的介质击穿。例如在高温和高湿下,或在直流和低频交流电场作用下,材料内部发生电解作用,使介质发生不可逆的化学变化,导致击穿场强降低,最后被击穿。

实质

实际上,电介质的击穿往往是一种综合的集体现象,几种击穿机制都可能起作用。击穿场强的高低与材料的性质与试件尺寸有关。低介电常数的装置瓷如Al2O3瓷等,击穿场强大于10kV/mm,而高介电常数的铁电陶瓷如BaTiO3资等,击穿场强约为6-7kV/mm左右。另外,试件的尺寸越大,击穿场强越低。

相关概念-电击穿

电击穿是指固体介质在强电场的作用下,内部少量可自由移动的载流子剧烈运动,与晶格上的原子发生碰撞使之游离,并迅速扩展而导致击穿。特点是:电压作用时间短,击穿电压高,与电场均匀度密切相关,但与环境温度及电压作用时间几乎无关。

影响因素

电介质的击穿过程及其击穿电压的大小不但取决于电介质的性能,而且还与电场分布、周同温度、散热条件、周同介质的性质有关、加压速度和电压作用的持续性等有关。固体电介质根据其击穿发展的过程小同,可分为电击穿、热击穿和电化学击穿二种形式。发生哪种击穿形式,取决于介质的性能和工作条件。

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