介质的介电特性电压击穿性能

　　摘要：介质的介电特性，如绝缘、介电能力，都是指在一定的电场强度范围内的材料的绝缘特性，介质只能在一定的电场强度以内保持这些性质。当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态。这种现象称介电强度的破坏，或叫介质的击穿，与此相对应的“临界电场强度”称为介电强度，或称为击穿电场强度。
　　
　　但严格地划分击穿类型是很困难的，但为了便于叙述和理解，通常将击穿类型分为三种：热击穿、电击穿、局部放电击穿。而电击穿和局部放电击穿又统属于电击穿，所以我们常说介质击穿有两大类，一是热击穿，二是电击穿。以上三种类型各有以下的特征
　　
　　1.热击穿：热击穿的本质是处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而产生热量，就是电势能转换为热量，当外加电压足够高时，就可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的多，介质温度将愈来愈高，直至出现*性损坏，这就是热击穿。
　　
　　2.电击穿：固体介质电击穿理论是在气体放电的碰撞电离理论基础上建立的。大约在本世纪30年代，以A.VonHippel和Frohlich为代表，在固体物理基础上，以量子力学为工具，逐步建立了固体介质电击穿的碰撞理论，这一理论可简述如下：
　　
　　在强电场下，固体介质中可能因冷发射或热发射存在一些原始自由电子。这些电子一方面在外电场作用下被加速，获得动能；另一方面与晶格振动相互作用，把电场能量传递给晶格。当这两个过程在一定温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导；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，电子的动能就越来越大，至电子能量大到一定值时，电子与晶格振动相互作用导致电离产生新电子，使自由电子数迅速增加，电导进入不稳定阶段，击穿发生。
　　
　　3.此外还有化学击穿。电介质中强电场产生的电流在例如高温等某些条件下可以引起电化学反应。例如离子导电的固体电介质中出现的电解、还原等。结果电介质结构发生了变化，或者是分离出来的物质在两电极间构成导电的通路。或者是介质表面和内部的气泡中放电形成有害物质如臭氧、一氧化碳等，使气泡壁腐蚀造成局部电导增加而出现局部击穿，并逐渐扩展成*击穿。温度越高，电压作用时间越长，化学形成的击穿也越容易发生。
　　
　　但不管怎样，我认为所有的介质击穿均是因极化效应引起的。
　　
　　凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩，因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能产生电极化现象的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高，被称为绝缘体。有些电介质的电阻率并不很高，不能称为绝缘体，但由于能发生极化过程，也归入电介质。通常情形下电介质中的正、负电荷互相抵消，宏观上不表现出电性，但在外电场作用下可产生如下3种类型的变化：
　　
　　1原子核外的电子云分布产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化；
　　
　　2原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移极化；
　　
　　3具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。
　　
　　研究电介质宏观介电性质及其微观机制以及电介质的各种特殊效应的物理学分支学科。基本内容包括极化机构、标志介电性质的电容率与介质的微观结构以及与温度和外场频率间的关系、电介质的导热性和导电性、介质损耗、介质击穿机制等。此外，还有许多电介质具有的各种特殊效应。
　　
　　普遍规律：介质的击穿总是从电气性能zui薄弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指介质的不均匀性。