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電壓擊穿的擊穿電壓測試特性分析
閱讀：1221發(fā)布時間：2023-3-13
絕緣材料又稱電介質(zhì)，其絕緣性能主要由介質(zhì)極化,、介質(zhì)損耗和介電強度等指標來表征。熱界面復合材料的介電性能研究主要包括相對介電常數(shù),、介質(zhì)損耗角正切和擊穿電場強度等,。這些介電性能指標可用來表明復合材料在施加電壓條件下所發(fā)生的性能變化和絕緣的質(zhì)量情況,，其測試結(jié)果受多種因素影響，包括測試電壓條件(所施加電壓的波形,、頻率,、電場強度等),、測試環(huán)境條件(氣壓、溫度,、濕度等),、電極與試樣本身的條件等。熱界面復合材料應用于電力電子產(chǎn)品后,，良好的絕緣性能是設備安全運行的重要保障，因此復合材料介電性能是關系到其能否應用于實際產(chǎn)品的一個重要參數(shù),。本章將對制得的熱界面復合材料進行電學性能的測試和分析。
電介質(zhì)只能在一定的場強范圍內(nèi)維持其介電特性,，在足夠強的電場作用下將失去介電性能成為導體，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)擊穿,，所對應的電壓稱為擊穿電壓，電介質(zhì)擊穿時的電場強度叫擊穿場強,。固體電介質(zhì)材料存在三種不同的擊穿理論:
(1)電擊穿:固體介質(zhì)電擊穿理論是在氣體放電的碰撞電離理論基礎上建立的,。在電場的作用下,，固體介質(zhì)中的自由電子獲得動能開始加速;另一方面與晶格發(fā)生碰撞,，把能量傳遞給晶格振動。當這兩個過程在一定的溫度和場強下達到平衡時,，固體介質(zhì)會表現(xiàn)出穩(wěn)定的電導;當這一過程不能維持平衡時,，即電子從電場中得到的動能大于傳遞給晶格的能量,，電子的動能就越來越大，直至達到某一閉值時,，開始電離產(chǎn)生新電子,，使自由電子數(shù)迅速增加,，導致“雪崩"效應，電導進入不穩(wěn)定階段,，發(fā)生擊穿,，電擊穿的作用時間非常短。
(2)熱擊穿:處于電場中的電介質(zhì),，由于發(fā)生介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，當外加電壓足夠高時,，會導致產(chǎn)生的熱量比散去的多,，轉(zhuǎn)入散熱與發(fā)熱的不平衡狀態(tài),，介質(zhì)溫度逐漸升高，若作用時間足夠長,，內(nèi)部開始出現(xiàn)缺陷,，形成導電通道，直至出現(xiàn)損壞,。
(3)電化學擊穿:電介質(zhì)經(jīng)長期運行后，在電,、熱,、化學和機械力等的共同作用下,，內(nèi)部會發(fā)生一些化學變化，如固體電介質(zhì)中出現(xiàn)的電解,、還原等反應,，介質(zhì)中氣泡放電形成有害物質(zhì)腐蝕氣泡壁等現(xiàn)象,，使物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的變化,，最終導致?lián)舸?。溫度越高，電壓作用時間越長,，越易發(fā)生電化學擊穿,。在本論文所做實驗中，電壓的作用時間略超過電擊穿的時間范圍,，電壓作用期間，會導致材料局部發(fā)熱,，因此材料發(fā)生的擊穿屬于電熱聯(lián)合擊穿,。
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