电击穿和热击穿的本质是什么？

电击穿和热击穿的本质是什么？

1. 概念

v 介质的击穿：外加电场强度超过某一临界值时，材料中形成 或存在电荷顺利通过的击穿“隧道" ，使材料破坏，介质由介电状态变为导电状态的现象。

v 介电强度：使介质发生击穿的临界电场强度。

2. 电击穿

v 固体介质电击穿的碰撞理论：

™强电场作用下，固体导带中因冷或热发射存在一些电子， 这些电子被加速，获得动能；

™高速电子与晶格振动相互作用，把能量传递给晶格；

™一定温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导；

™当电子从电场中获得能量大于传递给晶格振动能量时， 电子动能越来越大；

™大到一定值，电子与晶格振动的相互作用导致电离产生 新电子，使电子数目迅速增加，电导进入不稳定状态， 发生击穿。

3. 热击穿

v 热击穿的本质：

™处于电场中的介质，由于介质损耗而受热；

™当外加电压足够高时，散热和发热从平衡状态转入非平 衡状态；

™若发热量比散热量多时，热量就在介质内部聚集，使介 质温度升高；

™温度升高又导致电导率和损耗的进一步增加，介质的温 度将越来越高，直至出现破坏。

二、无机材料的击穿

1. 不均匀介质中的电场分配

v 假设不均匀介质结构由两层介质组成，在系统上加直流电压 U，利用串联模型导出：

2. 电离击穿

™材料中存在气孔，导致均匀性降低；

™气体的电导率和介电常数很小，加上电压后电场较高， 而气体本身抗电强度比固体介质低得多；

™发生强烈的气体放电，即电离，产生大量的热量；

™气孔附近局部区域强烈过热，在材料内部形成相当高的 内应力；

™当热应力超过一定限度时，材料丧失机械强度而发生破 坏，以致介电强度丧失，造成击穿；

™这种击穿称为电-机械-热击穿。v 介电强度与样品的尺寸有关：样品尺寸减小，在一定应力下，

存在可导致材料击穿的缺陷相应减小。

v 电压老化或化学击穿：大量的气孔放电，在介质内部引起不 可逆的物理化学变化，使介质击穿电压下降。

3. 表面放电和边缘击穿

(1) 表面放电：

™固体材料常处于气体媒介中，击穿时介质本身未击穿， 但有火花掠过它的表面。

(2) 边缘击穿：

™电极边缘常常电场集中，因而击穿常在电极边缘发生。

关键词： 

v 介电性、介电强度、介电常数；