介电强度与击穿强度的含义

击穿强度与介电强度：

    电介质材料的击穿是指在电场作用下伴随着化学、热、力等作用而丧失其绝缘、介电能力的现象。当对介电材料施加的外加电场强度逐渐增大时，电介质材料会从介电状态转变为导电状态，即介质材料只能在一定的电场强度内保持这些性质，当电场强度超过某一临界值时，电介质材料由介电态变为导电态，这种现象称为介电强度的破坏或介质的击穿。相应的电介质材料所能承受的临界电场强度就是介电强度。介电强度是表征材料耐电压性能的物理量，对工程材料电性能的应用具有重要意义。电介质击穿的机制包括热击穿、电击穿、局部放电击穿及树枝击穿。

    （1）热击穿:电介质在电场作用下，由电导和介质损耗所产生的热量超过试样通过传导、对流和辐射所散发的热量，产出的热量比散去的多，试样中的热平衡被破坏，试样温度不断上升，造成久性破坏，这就是热击穿。

    （2）电击穿:电击穿是指强电场下，介质承受的电压超过一定值Us时，其中有相当大的电流通过，使介质丧失绝缘性能，这个过程即是电击穿。击穿场强表达为:Es=Us/d，通常当电场接近击穿场强时，材料中的电流主要是电子型的。其击穿机制主要有:碰撞电离理论、雪崩理论和隧道理论。碰撞电离理论是指晶体温度高于绝对零度，晶格的微小振动形成格波，格波能量量子称为声子。碰撞电离中，存在电子和声子碰撞，杂质和缺陷对自由电子的散射。若外加电场足够高，自由电子在电场中获得的能量超过失去的能量时，自由电子便可在每次碰撞后积累起能量，最后发生击穿;雪崩理论是指，在电场足够大时，自由电子从电场中获得的能量在每次碰撞后都能产生另一个自由电子，n次碰撞就有2n个自由电子，形成雪崩式倍增效应，这些电子一方面向阳极迁移，一方面扩散，当雪崩式倍增效应贯穿两电极时，则发生击穿的现象;隧道理论则强调当电场足够高时，由于隧道效应，使禁带电子进入导带，在电场作用下电子被加速，引起碰撞电离。这种雪崩过程不会导致晶粒的破坏，晶体击穿的原因在于隧道电流导致晶体局部温度过高，致使晶体局部熔融而破坏的击穿过程。

    （3）局部放电击穿:局部放电击穿指在电场作用下，介质局部区域发生放电现象。通常由于介质材料的不均匀性而导致电场分布的不均，在电场增强的地方如气孔处会产生局部放电，使电场畸变进一步增加，同时产生大量的热，容易引起整个介质的击穿。

    （4）树枝击穿:树枝化是种主要发生在高分子电介质中的击穿现象，它是指在电场作用下，在固体电介质中形成一种树枝状气化痕迹。其树枝是充满气体的直径为几微米以下的细微管子组成的通道，聚合物树枝化后并没有击穿，但树枝化是一个很重要的击穿潜伏因素。经过一定过程后，最终导致聚合物击穿，树枝化的最大特点是要经过较为冗长的过程才能导致树枝引发乃至最后击穿。