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。

基本介绍

固体 绝缘介质 的纯粹电破坏过程称为电击穿。电击穿是因为固体电介质中的自由 电子 在强电场中作加速运动，累积较大的动能，这些动能足以破坏介质的 分子结构 ，发生碰撞游离的连锁反应时，会在电介质中产生贯穿的导电通道，而使固体介质丧失绝缘性能，导致电击穿。

电击穿的特点是：电压作用时间短， 击穿场强 与电场均匀程度有密切关系，与周围环境温度几乎无关。

击穿形式

固体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 绝缘介质 根据其击穿发展的过程不同，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。

机制分类

在强电场下，固体 导带 中可能因 冷发射 或 热发射 存在一些 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。当两个过程在一定的温度和场强下平衡，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品格振动的能量时，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 的相互作用导致 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。

本征电击穿机制

实验上，本征电击穿表现的击穿主要是由所加电场决定的，在所使用的电场条件下，使 电子 温度达到击穿的临界水平。观察发现， 本征击穿 发生在室温或室温以下。发生的时间间隔很短，在 微秒 或微秒以下。本征击穿所以称之为“本征”，是因为这种击穿机制与样品或 电极 几何形状无关，或者与所加 电场 的 波形 无关。因此在给定温度下，产生本征击穿的电场值仅与材料有关。

这种击穿与介质中的自由电子有关。介质中自由电子的来源为杂质或缺陷 能级 、 价带 。

雪崩式电击穿机制

热击穿机制对于许多 陶瓷材料 是适用的。如果材料尺寸可看成是薄膜时，则 雪崩 式击穿机制更为有效。

雪崩式电击穿机制是把本征电击穿机制和热击穿机制结合起来。因为当 电子 的分布不稳定时，必然产生热的结果。因此，这种理论是用本征电击穿理论描述电子行为，而击穿的判据采用的是热击穿性质。

雪崩式理论认为：电荷是逐渐或者相继积聚，而不是 电导率 的突然改变，尽管电荷集聚在很短时间内发生。

雪崩 式电击穿最初的机制是场发射或离子碰撞。场发射假设由 隧道效应 来自 价带 的电子进入缺陷 能级 或进入 导带 ，导致传导电子密度增加。

局部放电击穿

局部放电就是在 电场 作用下，在 绝缘介质 局部区域中所发生的放电现象，这种放电没有 电极 之间形成贯穿的通道，整个试样并没有被击穿。例如气体的 电晕放电 、液体中的气泡放电都是局部放电。对于固体电介质来说，电极与介质之间常常存在着一层环境媒质：气隙或油膜。就固体电介质本身来说，实际上也是不均匀的，往往存在着气泡、液珠或其他杂质和不均匀的组分等。例如陶瓷就是一种多孔性的不均匀材料。由于气体和液体介电 常数 较小，因此承受的电场强度较高。同时气体和液体的击穿 电场 强度又比较低，于是当外施电压达到一定数值时，在这薄弱的区域，就发生局部放电。

局部放电是脉冲性的，其过程与 电晕放电 相同。放电结果产生大量的正、 阴离子 ，形成空间电荷，建立反电场，使气隙中的总电场强度下降，放电熄灭。这样的放电持续时间很短，为10～10s。在直流电压作用时，放电熄灭后直到空间电荷通过表面泄漏，使反电场削弱到一定程度，才能开始第二次放电。因此在直流电压作用下，放电次数甚少。在交流电压作用时，情况就有所不同。由于电压的大小与方向是变动的，放电将反复出现，以上表明局部放电是脉冲性的。

工程介质，从材料本身来说，其本征击穿电场强度一般较高，但由于介质的不均匀性和各种影响，实际击穿强度往往并不很高，有时甚至要降低一、二个数量级，其中重要原因之一就是局部放电。

影响绝缘因素

(1)电压的高低。电压越高越容易击穿。

(2)电压作用时间的长短。时间越长越容易击穿。

(3)电压作用的次数。次数越多电击穿越容易发生。

(4) 绝缘体 存在内部缺陷，绝缘体强度降低。

(5)绝缘体内部场强过高。

(6)与绝缘的温度有关。