介電擊穿

介電擊穿

介電擊穿是指在兩個導電板之間為了某些目的添加的不導電的物質,由於電壓太高,這種物質被破毀,失去不導電的功能,變成了導體。這個現象就是介電擊穿。最簡單常見的介質是空氣,如果電壓大了,空氣就會電離。

基本介紹

  • 中文名:介電擊穿
  • 外文名:dielectric breakdown
  • 套用學科:物理
  • 適用領域範圍:電壓
  • 學科:材料工程
  • 領域:工程技術
簡介,分類及原理,實質,相關概念-電擊穿,影響因素,

簡介

介電擊穿是指電介質在電場作用下,介質由介電狀態變為導電狀態的現象。

分類及原理

相應的臨界電場強度稱為介電強度、電氣強度或擊穿電場強度。通常分為三種類型:
(1)熱擊穿是指處於電場中的介質,由於介質損耗而發熱,當外電場足夠高時,散熱與發熱可能從平衡態轉入非平衡態,若發熱多乾散熱,介質溫度愈來愈高直到出現局部的不可逆破壞;
(2)電擊穿是指在強電場下,固體導帶中可能因冷發射或熱發射存在的電子,在外電場作用下,電子被加速獲得動能,另一方面,由於與晶格振動相互作用,把電場能量傳遞給晶格。當上述兩個過程在一定溫度和場強下平衡時,介質有穩定的電導。當電子從電場中得到的能量大於傳遞給晶格振動的能量時,電子的動能越來越大,自由電子數急劇增加,電導進入不穩定狀態,即發生電擊穿;
(3)化學擊穿是指在電場及其導致的化學變化聯合作用下的介質擊穿。例如在高溫和高濕下,或在直流和低頻交流電場作用下,材料內部發生電解作用,使介質發生不可逆的化學變化,導致擊穿場強降低,最後被擊穿。

實質

實際上,電介質的擊穿往往是一種綜合的集體現象,幾種擊穿機制都可能起作用。擊穿場強的高低與材料的性質與試件尺寸有關。低介電常數的裝置瓷如Al2O3瓷等,擊穿場強大於10kV/mm,而高介電常數的鐵電陶瓷如BaTiO3資等,擊穿場強約為6-7kV/mm左右。另外,試件的尺寸越大,擊穿場強越低。

相關概念-電擊穿

電擊穿是指固體介質在強電場的作用下,內部少量可自由移動的載流子劇烈運動,與晶格上的原子發生碰撞使之游離,並迅速擴展而導致擊穿。特點是:電壓作用時間短,擊穿電壓高,與電場均勻度密切相關,但與環境溫度及電壓作用時間幾乎無關。

影響因素

電介質的擊穿過程及其擊穿電壓的大小不但取決於電介質的性能,而且還與電場分布、周同溫度、散熱條件、周同介質的性質有關、加壓速度和電壓作用的持續性等有關。固體電介質根據其擊穿發展的過程小同,可分為電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿二種形式。發生哪種擊穿形式,取決於介質的性能和工作條件。

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