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。

简介

固体电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。

固体电介质击穿形式

电击穿机制

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，在电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。

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。

影响绝缘电击穿因素

(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。