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擊穿電壓測(cè)試儀中擊穿的分類(lèi)和特點(diǎn)
閱讀：1928發(fā)布時(shí)間：2022-8-25
擊穿的分類(lèi)和特點(diǎn) ：
在絕緣材料上施加的電壓會(huì)隨著電場(chǎng)的不斷增大而增大,，此時(shí)電導(dǎo)突然驟增,，絕緣材料會(huì)由絕緣的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電的狀態(tài)，發(fā)生的這一現(xiàn)象可以稱(chēng)為絕緣材料的擊穿,。而擊穿是一種破壞性試驗(yàn),，因此會(huì)使測(cè)試的材料發(fā)生破壞。固體電介質(zhì)的擊穿根據(jù)介質(zhì)擊穿機(jī)理的不同,，可以分為電擊穿,、熱擊穿以及不均勻介質(zhì)擊穿。
（1）電擊穿：在溫度較低的情況下,，將電極裝置消除邊緣效應(yīng)等條件進(jìn)行嚴(yán)格控制,，在外施電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)會(huì)積累大量的能量和一定數(shù)量的帶電質(zhì)點(diǎn),，這會(huì)使電介質(zhì)的絕緣性能喪失,，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電擊穿。電擊穿是一種短時(shí)擊穿,，擊穿場(chǎng)強(qiáng)高,，范圍大致在 5-15MV/cm，電場(chǎng)均勻程度對(duì)其影響很大,。由于擊穿發(fā)生的判定條件的不同,，可以將電擊穿理論分為本征擊穿理論和雪崩擊穿理論。本征電擊穿理論亦稱(chēng)為碰撞電離理論,，是指電子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下不斷運(yùn)動(dòng)與晶格上的原子發(fā)生碰撞使之游離,，自由電子數(shù)不斷增加，電導(dǎo)進(jìn)入不穩(wěn)定階段，擊穿便開(kāi)始發(fā)生,。當(dāng)電子數(shù)倍增到一定數(shù)值時(shí),，足夠破壞電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，固體發(fā)生擊穿,，則稱(chēng)為雪崩擊穿,。
（2）熱擊穿：電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下內(nèi)部發(fā)熱大于散熱，介質(zhì)內(nèi)部熱量不平衡,，會(huì)使其溫度過(guò)高,，從而導(dǎo)致介質(zhì)發(fā)生分解、軟化,、焦灼及炭化等現(xiàn)象,，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱擊穿。熱擊穿的擊穿 時(shí)間較長(zhǎng),，擊穿場(chǎng)強(qiáng)通常在 104-105V/cm,，材料的性能、電壓種類(lèi)及環(huán)境溫度對(duì)熱擊穿都有一定的影響,。
（3）不均勻介質(zhì)擊穿：此種擊穿是從電氣強(qiáng)度比較低的氣體開(kāi)始發(fā)展的,，其表現(xiàn)形式為局部放電。隨著時(shí)間的發(fā)展,，固體電介質(zhì)的劣化逐漸擴(kuò)大,，會(huì)使電介質(zhì)發(fā)生擊穿,，表現(xiàn)形式為樹(shù)枝化擊穿,。樹(shù)枝化擊穿時(shí)間較長(zhǎng)，是一種老化破壞形式,。其中樹(shù)枝化包括電樹(shù)枝和水樹(shù)枝,。樹(shù)枝因局部放電而緩慢擴(kuò)展，也可以在施加脈沖電壓的作用下迅速發(fā)展,，還可能發(fā)生在沒(méi)有任何局部放電的情況下,，電介質(zhì)內(nèi)部局部電場(chǎng)集中而產(chǎn)生的樹(shù)枝稱(chēng)為電樹(shù)枝。樹(shù)枝也可能在水分的作用下,，即使電場(chǎng)相對(duì)較低,，但在電場(chǎng)的長(zhǎng)期作用下產(chǎn)生樹(shù)枝的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水樹(shù)枝,。
依據(jù)擊穿電壓的時(shí)間效應(yīng),，絕緣介質(zhì)材料的擊穿可以劃分為短時(shí)擊穿和長(zhǎng)時(shí)擊穿，主要是根據(jù)從開(kāi)始加上電壓到絕緣擊穿完成所需的時(shí)間決定的,，這個(gè)時(shí)間非常短,，則為短時(shí)擊穿。如若時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)甚至更長(zhǎng)，則為長(zhǎng)時(shí)擊穿,。
短時(shí)擊穿：凝聚態(tài)聚合物材料可以看作是氣體經(jīng)過(guò)高度壓縮形成的,，而氣體擊穿過(guò)程可以用自由體積理論和電子崩擊穿這兩種理論來(lái)解釋?zhuān)虼司酆衔飺舸┻^(guò)程用這兩種理論來(lái)加以解釋。一般情況下,，電子崩擊穿的擊穿時(shí)延不到 1 納秒,，在低溫時(shí)可以在聚合物材料中觀察的到。已有學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在低溫情況下電子崩的擊穿機(jī)理過(guò)程,。在外加電場(chǎng)的作用下,，聚合物中的自由電子會(huì)加速運(yùn)動(dòng)，獲得足夠的動(dòng)能,，與分子不斷地發(fā)生碰撞,，擊穿場(chǎng)強(qiáng)就會(huì)有所下降。
長(zhǎng)時(shí)擊穿：許多學(xué)者對(duì)絕緣材料的擊穿性能進(jìn)行深入研究,，認(rèn)為絕緣材料自身有大量的缺陷存在,，缺陷會(huì)捕捉更多自由電子，這樣會(huì)使自由電子數(shù)減少,，不易發(fā)生碰撞電離,，擊穿場(chǎng)強(qiáng)便有所提高。K.C.Kao 和 D.M.Tu等人對(duì)
聚合物的擊穿做了大量深入的研究,，并認(rèn)為聚合物絕緣材料中存在大量缺陷,，由于電子的平均自由行程短，發(fā)生的碰撞次數(shù)變多,，陷阱易捕獲自由電子,，在電極附近形成負(fù)電荷區(qū)，這樣會(huì)導(dǎo)致絕緣材料中注入的電子減少,。同時(shí)電子被缺陷捕獲的過(guò)程中,，存在著能量的變化，電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷,，有一定能量的釋放,，這些能量會(huì)傳遞給其它電子，電子能量越多,，越容易破壞大分子結(jié)構(gòu),，這樣會(huì)使材料內(nèi)部產(chǎn)生更多載流子和陷阱，更容易發(fā)生擊穿,。
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