1、第六章 其它(qt)功能特性第一節 介電性能1歡迎(hunyng)下載 可修改第一頁，共七十一頁。 在人類對電認識(rn shi)和應用的開始階段，電介質材料就問世了。然而，當時的電介質僅作為分隔電流的絕緣材料來應用。為了改進電絕緣材料的性能，以適應日益發展的電氣工程和無線電工程的需要，圍繞不同的電介質在不同頻率、不同場強的電場作用下所出現的現象進行科學研究，并總是以絕緣體的介電常數、損耗、電導和擊穿等所謂四大參數為其主要內容。 隨著電子技術、激光、紅外、聲學以及其它新技術的出現和發展，電介質已遠不是僅作絕緣材料來應用了。特別是極性電介質的出現和被廣泛應用、使得人們對電介質的理解及其范疇和過去

2、大不相同。引言(ynyn)2歡迎(hunyng)下載 可修改第二頁，共七十一頁。 以絕緣體的四大參數為主要內容也逐步演變為以研究物質內部電極化過程。 固態電介質分布很廣，而且往往具有許多可供利用的性質。例如(lr)電致伸縮、壓電性、熱釋電性、鐵電性等，從而引起了廣泛的研究。實際上，這些性質是與晶體的內在結構、其中的束縛原子(或離子)以及束縛電子的運動等都有密切的關系。現在，固態電介質物理與固體物理、晶體光學有著許多交迭的領域。特別是在激光出現以后，研究晶態電介質與激光的相互作用又構成為固態激光光譜學、固態非線性光學。3歡迎(hunyng)下載 可修改第三頁，共七十一頁。6.1 介質的極化(j

3、hu)與損耗6.1.1 介質極化相關物理量電容 ：兩個臨近導體加上電壓后存儲電荷能力的量度(lingd)。是表征電容器容納電荷的本領的物理量 電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F, 毫法(mF)、微法(F)、納法(nF) 和皮法(pF)4歡迎下載(xi zi) 可修改第四頁，共七十一頁。介電常數1）材料因素： 材料在電場中被極化的能力 2）尺寸因素： d 和A ：平板間的距離和面積平行板電容器在真空：在平行板電容器間放置某些材料，會使電容器存儲電荷的能力增加，CC0真空介電常數：0 =8.8510-12 F. m-1(法拉/米) 相對(xingdu)介電常數：r介電常數（電容率）： =0r(F/

4、m)介電常數是描述某種材料放入電容器中增加電容器存儲電荷能力的物理量。5歡迎下載(xi zi) 可修改第五頁，共七十一頁。材料頻率范圍/Hz相對介電常數二氧化硅玻璃102-10106.78金剛石直流6.6-SiC直流9.70多晶ZnS直流8.7聚乙烯602.28聚氯乙烯606.0聚甲基丙烯酸甲酯606.5鈦酸鋇1066000剛玉6096歡迎(hunyng)下載 可修改第六頁，共七十一頁。介電材料(cilio)：放在平板電容器中增加電容的材料電介質：在電場作用下能建立極化的物質。感應電荷（束縛電荷）：在真空平板電容器中嵌入一塊電解質加入外電場時，在整機附近的介質表面感應出的負電荷，負極板附件的介

5、質表面感應出的正電荷。7歡迎下載(xi zi) 可修改第七頁，共七十一頁。極化(j hu)：電介質在電場作用下產生束縛電荷的現象。極化電荷：電介質在外電場的作用下，在和外電場相垂直的電介質表面分別出現正、負電荷(dinh)。這些電荷(dinh)不能自由移動，也不能離開，總保持中性。8歡迎(hunyng)下載 可修改第八頁，共七十一頁。電解質的分類：極性分子電解質和非極性分子電解質-分子的正負電荷統計重心是否(sh fu)重合，是否(sh fu)有點偶極子？Q：所含電量；l：正負電荷重心距離電介質在外電場(din chng)作用下，無極性分子的正負電荷重心重合將產生分離，產生電偶極矩。9歡迎下載

6、(xi zi) 可修改第九頁，共七十一頁。據分子的電結構，電介質可分為：極性分子電介質：H2O;CO（有）非極性分子電介質：CH4;He電極化強度（P） ：電解質極化(j hu)程度的量度（C/m2）.P=/V：電介質中所有電偶極矩的矢量和V： 所有電偶極矩所在空間的體積10歡迎(hunyng)下載 可修改第十頁，共七十一頁。9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022/8/302022/8/30Tuesday, August 30, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022/8/302022/8/302022/8/308/30/2022 7:41:31 PM11、人總是(zn

7、 sh)珍惜為得到。2022/8/302022/8/302022/8/30Aug-2230-Aug-2212、人亂于心，不寬余請。2022/8/302022/8/302022/8/30Tuesday, August 30, 202213、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022/8/302022/8/302022/8/302022/8/308/30/202214、抱最大的希望，作最大的努力。30 八月 20222022/8/302022/8/302022/8/3015、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。八月 222022/8/302022/8/302022/8/308/30/202216、業

8、余生活要有意義，不要越軌。2022/8/302022/8/3030 August 202217、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2022/8/302022/8/302022/8/302022/8/30第十一頁，共七十一頁。6.1.2 極化(j hu)類型電子位移極化，離子位移極化，轉向極化，空間電荷極化，分別對應電子、原子、分子和空間電荷情況。12歡迎(hunyng)下載 可修改第十二頁，共七十一頁。9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022/8/302022/8/30Tuesday, August 30, 202210、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022/8/302022/8

9、/302022/8/308/30/2022 7:41:31 PM11、人總是珍惜為得到。2022/8/302022/8/302022/8/30Aug-2230-Aug-2212、人亂于心，不寬余請。2022/8/302022/8/302022/8/30Tuesday, August 30, 202213、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022/8/302022/8/302022/8/302022/8/308/30/202214、抱最大的希望，作最大的努力。30 八月 20222022/8/302022/8/302022/8/3015、一個人炫耀什么，說明他內心(nixn)缺少什么。八月 22

10、2022/8/302022/8/302022/8/308/30/202216、業余生活要有意義，不要越軌。2022/8/302022/8/3030 August 202217、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2022/8/302022/8/302022/8/302022/8/30第十三頁，共七十一頁。 位移(wiy)極化，由電子或離子位移(wiy)產生電偶極矩而產生的極化。分為電子位移(wiy)極化和離子位移(wiy)極化。14歡迎下載(xi zi) 可修改第十四頁，共七十一頁。（1）電子位移極化 材料(cilio)在外電場的作用下，分子或原子中的正負電荷產生相對位移，中性分就變成偶極子

11、。 這種極化可以在光頻下進行，10-15s； 彈性，可逆； 與溫度無關； 產生于所有材料中； 電子極化率的大小與原子(離子)的半徑有關E-+d+-15歡迎下載(xi zi) 可修改第十五頁，共七十一頁。（2）離子位移極化： 外電場作用下，負離子和正離子相對于它們的正常位置發生位移，形成(xngchng)一個感生偶極矩。 反應時間為10-13S 可逆; 溫度升高，極化增強； 產生于離子結構電介質中離子位移極化率：式中：a為晶格常數；n為電子層斥力指數， 對于離子晶體n為7-11 16歡迎(hunyng)下載 可修改第十六頁，共七十一頁。（3）馳豫極化 外加(wiji)電場作用于弱束縛荷電粒子造成

12、，與帶電質點的熱運動密切相關。熱運動使這些質點分布混亂，而電場使它們有序分布，平衡時建立了極化狀態。為非可逆過程。17歡迎(hunyng)下載 可修改第十七頁，共七十一頁。電子馳豫極化 由于晶格的熱運動，晶格缺陷，雜質引入，化學成分局部改變等因素，使電子能態發生改變，導致位于禁帶中的局部能級中出現弱束縛電子，在熱運動和電場作用下建立相應的極化狀態。 不可逆；反應時間為10-910-2S；產生于Nb、Bi、Ti為基的氧化物陶瓷(toc)中，隨溫度升高變化有極大值。18歡迎下載(xi zi) 可修改第十八頁，共七十一頁。離子馳豫極化： 弱聯系離子：在玻璃狀態的物質、結構松散的離子晶體、晶體中的雜質

13、或缺陷區域，離子自身能量(nngling)較高，易于活化遷移，這些離子稱為弱聯系離子。由弱聯系離子在電場和熱作用下建立的極化為離子弛豫極化。 不可逆；反應時間為 10-510-2S；隨溫度變化有極大值。Ta極化率 ；q為離子荷電量； 為弱離子電場作用(zuyng)下的遷移；19歡迎(hunyng)下載 可修改第十九頁，共七十一頁。（4）轉向極化(j hu) 存在固有偶極矩，無外電場時，混亂排列，使總極矩=0，有外電場作用時，偶極轉向，成定向排列，從而產生介質極化。 為無外電場時的均方偶極矩。 20歡迎下載(xi zi) 可修改第二十頁，共七十一頁。特點：非彈性的，不可逆；形成(xngchng)

14、極化時間較長；溫度對介電常數有很大影響。21歡迎(hunyng)下載 可修改第二十一頁，共七十一頁。（5) 空間電荷極化 非均勻介質中，正負離子分別向負、正極移動，產生電偶極矩，即空間電荷極化，在電極附近積聚的就是空間電荷。 在物理阻礙：晶界，相界，自由表面，缺陷等處，自由電荷(z yu din h)積聚就可形成空間電荷極化。在夾層、氣泡處形成的稱為界面極化。 22歡迎(hunyng)下載 可修改第二十二頁，共七十一頁。特點(tdin)：反應時間很長，幾秒到數十分鐘；隨溫度升高而減弱；存在于結構不均勻的陶瓷電介質中；非彈性極化；23歡迎下載(xi zi) 可修改第二十三頁，共七十一頁。小結：（

15、1）總的極化強度是上述各種機制作用的總和。（2）材料的組織結構(jigu)影響極化機制。（3） 外電場的頻率：某種機制都是在不同的時間量級內發生的，只有在某個(mu )領域頻率范圍內才有顯著的貢獻。離子、轉向極化原子種類和鍵合類型空間電荷極化面缺陷24歡迎(hunyng)下載 可修改第二十四頁，共七十一頁。 各種( zhn)極化形式的比較極化形式極化的電介質種類極化的頻率范圍與溫度的關系能量消耗電子位移極化一切陶瓷直流光頻無關無離子位移極化離子結構直流紅外溫度升高極化增強很弱離子松弛極化離子不緊密的材料直流超高頻隨溫度變化有極大值有電子位移松弛極化高價金屬氧化物直流超高頻隨溫度變化有極大值有轉

16、向極化有機直流超高頻隨溫度變化有極大值有空間電荷極化結構不均勻的材料直流高頻隨溫度升高而減小有25歡迎下載(xi zi) 可修改第二十五頁，共七十一頁。6.1.3 宏觀極化(j hu)強度和微觀極化(j hu)率的關系(1) 有效(yuxio)電場：作用于分子、原子上的有效電場外加電場E0電介質極化形成的退極化場Ed周圍的荷電質點作用形成Ei+-E0EdEi26歡迎下載(xi zi) 可修改第二十六頁，共七十一頁。（2）克勞修斯-莫索堤方程(fngchng)極化強度P可以寫為單位體積電介質在實際電場作用(zuyng)下所有電偶極矩的總和單位體積第i種偶極子數目第i種偶極子平均偶極矩荷電質點的平

17、均偶極矩正比于作用于質點上的局部電場局部電場第i種偶極子電極化率27歡迎下載(xi zi) 可修改第二十七頁，共七十一頁。相對介電常數偶極子種類極化率偶極子數目宏觀介電常數微觀介電機制電子位移極化離子位移極化取向極化空間電荷極化上式表明，研制(ynzh)高介電常數的方向，應選擇大的極化率的離子，同時選擇單位體積內極化質點多的電介質。28歡迎下載(xi zi) 可修改第二十八頁，共七十一頁。損耗的形式 介質損耗的表示方法 介質損耗和頻率、溫度(wnd)的關系 6.1.4 介質(jizh)損耗29歡迎(hunyng)下載 可修改第二十九頁，共七十一頁。（1）損耗(snho)的形式電導損耗：在電場作

18、用下，介質中會有泄漏電流流過，引起電導損耗。 極化(j hu)損耗：只有緩慢極化過程才會引起能量損耗，如偶極子的極化損耗。 游離損耗：氣體間隙中的電暈損耗和液、固絕緣體中局部放電引起的功率損耗稱為游離損耗。30歡迎下載(xi zi) 可修改第三十頁，共七十一頁。（2）介質(jizh)損耗的表示當容量為C0=0A/d的平板電容器上加一交變(jio bin)電壓U=U0eiwt。則：電容(dinrng)器極板間為真空介質時，電容(dinrng)上的電流為：電容器極板間為非極性絕緣材料時，電容上的電流為：31歡迎下載 可修改第三十一頁，共七十一頁。損耗角正切(zhngqi)的倒數Q就表示電介質的品質

19、因數，希望它的值高。32歡迎(hunyng)下載 可修改第三十二頁，共七十一頁。（3）頻率(pnl)的影響r，tg，p與的關系(gun x)33歡迎下載(xi zi) 可修改第三十三頁，共七十一頁。在 下，損耗(snho)角正切值達最大值，即可得34歡迎(hunyng)下載 可修改第三十四頁，共七十一頁。（2）溫度(wnd)的影響r、tg、P與T的關系(gun x)35歡迎下載(xi zi) 可修改第三十五頁，共七十一頁。介質吸潮后，介電常數會增加，但比電導(din do)的增加要慢，由于電導(din do)損耗增大以及松馳極化損耗增加，而使tg增大。對于極性電介質或多孔材料來說，這種影響特別

20、突出，如，紙內水分含量從4增加到10時，其tg可增加100倍。（3）濕度(shd)的影響36歡迎(hunyng)下載 可修改第三十六頁，共七十一頁。6.1.5 材料的介質(jizh)損耗(1)無機材料的損耗形式(xngsh)主要有：電離(dinl)損耗結構損耗37歡迎下載 可修改第三十七頁，共七十一頁。電離(dinl)損耗電離損耗主要發生在含有氣相的材料中。含有氣孔的固體介質在外電場強度超過了氣孔內氣體電離所需要(xyo)的電場強度時，由于氣體電離而吸收能量，造成損耗，即電離損耗。其損耗功率可以用下式近似計算：U為外施加電壓(diny)；U0為氣體的電離電壓38歡迎下載 可修改第三十八頁，共七

21、十一頁。結構(jigu)損耗結構損耗是在高頻、低溫下，與介質內部結構的緊密程度密切相關的介質損耗。結構損耗與溫度的關系很小，損耗功率(gngl)隨頻率升高而增大，但tg則和頻率無關。一般材料，在高溫、低頻下，主要為電導損耗；在常溫、高頻下，主要為松弛極化損耗；在低溫(dwn)、高頻下主要為結構損耗。39歡迎下載 可修改第三十九頁，共七十一頁。（2）離子晶體(jngt)的損耗離子晶體可以分為結構緊密的晶體和結構不緊密的離子晶體。結構緊密的晶體離子都堆積得十分緊密，排列很有規則，離子鍵強度比較大，無極化損耗。結構不緊密的離子晶體的內部有較大的空隙(kngx)或晶格畸變，含有缺陷或較多的雜質，離子的

22、活動范圍擴大，損耗較大。40歡迎下載(xi zi) 可修改第四十頁，共七十一頁。（3）玻璃(b l)的損耗復雜玻璃中的介質損耗主要包括三個部分：電導損耗、松弛損耗和結構損耗。哪一種損耗占優勢，決定于外界因素溫度(wnd)和外加電壓的頻率。 41歡迎下載(xi zi) 可修改第四十一頁，共七十一頁。玻璃的tg與溫度的關系(gun x)1、結構損耗； 2、松弛損耗3、電導損耗； 4、總 損 耗42歡迎(hunyng)下載 可修改第四十二頁，共七十一頁。Na2OK2OB2O3玻璃(b l)的tg與組成的關系43歡迎下載(xi zi) 可修改第四十三頁，共七十一頁。（4）陶瓷材料的損耗(snho)主要

23、是電導(din do)損耗、松弛質點的極化損耗及結構損耗。 表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成表面電導也會引起較大的損耗。大多數電工陶瓷的離子松弛極化損耗較大，主要原因是：主晶相結構松散，生成了缺陷固溶體，多晶形轉變等。44歡迎(hunyng)下載 可修改第四十四頁，共七十一頁。6.1.6降低(jingd)材料的介質損耗的方法選擇(xunz)合適的主晶相。改善主晶相性能時，盡量避免產生缺位固溶體或填隙固溶體，最好形成連續固溶體。盡量減少玻璃相。防止產生多晶轉變。注意焙燒氣氛。控制好最終燒結溫度45歡迎(hunyng)下載 可修改第四十五頁，共七十一頁。討論介質(jizh)損耗的意義絕緣結構設計

24、時必須注意到絕緣材料的tg 用于沖擊測量的連接電纜，其絕緣的tg必須很小在絕緣預防性試驗中，tg是一項基本測試項目，當絕緣受潮或劣化時，tg急劇上升。介質損耗(snho)引起的發熱有時也可以利用46歡迎下載(xi zi) 可修改第四十六頁，共七十一頁。6.2 介電強度概述：固體電介質的擊穿就是在電場(din chng)作用下伴隨著熱、化學、力等等的作用而喪失其絕緣性能的現象。擊穿后在材料中留下有不能恢復的痕跡，如燒焦或溶化的通道、裂縫等 ，去掉外施電壓 ，不能自行恢復絕緣性能。 47歡迎(hunyng)下載 可修改第四十七頁，共七十一頁。6.2.1 介電強度的定義(dngy)擊穿場強電介質所能

25、承受的不被擊穿的最大場強。擊穿電壓(diny)電介質（或電容器）擊穿時兩極板的電壓。電介質的擊穿 一般外電場不太強時，電介質只被極化，不影響其絕緣性能。當其處在很強的外電場中時，電介質分子的正負電荷中心被拉開，甚至脫離約束而成為自由電荷，電介質變為導電材料。當施加在電介質上的電壓增大到一定值時，使電介質失去(shq)絕緣性的現象稱為擊穿(breakdown)。相應的臨界電場強度稱為介電強度，也稱擊穿場強。48歡迎下載 可修改第四十八頁，共七十一頁。Al2O3 (0.03mm) 7.0 BaTiO3 (0.02cm，單晶）0.04Al2O3 (0.6mm)1.5 BaTiO3 (0.02cm，多

26、晶）0.12Al2O3 (0.63cm)0.18環氧樹脂160-200云母 (0.002cm)10.1聚苯乙烯160云母 (0.006cm)9.7硅橡膠220 一些(yxi)電介質的介電強度 單位：106V/cm49歡迎(hunyng)下載 可修改第四十九頁，共七十一頁。50歡迎下載(xi zi) 可修改第五十頁，共七十一頁。固體(gt)電介質擊穿的類型電擊穿熱擊穿局部放電擊穿其他擊穿機制（樹枝(sh zh)化擊穿、電-機械擊穿、沿面擊穿等）6.2.2 電介質的擊穿(j chun) 51歡迎下載 可修改第五十一頁，共七十一頁。與氣體和液體電介質相比，固體電介質擊穿有以下幾個特點：固體介質的擊穿

27、強度比氣體和液體介質高，約比氣體高兩個數量級，比液體高一個數量級左右；固體通常總是在氣體或液體環境媒質中，因此對固體進行擊穿試驗時，擊穿往往發生在擊穿強度比較低的氣體或液體媒質中，這種現象稱為邊緣效應。（試驗時必須(bx)盡可能排除）固體電介質的擊穿一般是破壞性的，擊穿后在試樣中留下貫穿的孔道、裂紋等不可恢復的傷痕。52歡迎(hunyng)下載 可修改第五十二頁，共七十一頁。（1）電擊穿(j chun) 當施加于電介質上的電場強度或電壓增大到一定(ydng)程度時，電介質就由介電狀態變為導電狀態，這個過程就是電擊穿。 發生擊穿時的電場強度稱為擊穿電場強度(介電強度），用Eb表示，此時所加電壓稱

28、為擊穿電壓，用Ub表示。即： 陶瓷材料的擊穿強度一般在460kV/mm。53歡迎(hunyng)下載 可修改第五十三頁，共七十一頁。 電擊穿是指電場直接作用下，介質中載流子迅速增殖造成的擊穿。這個過程約在10-7s完成，擊穿是突然發生(fshng)的。擊穿電場強度較高，約為106107V/cm。 一般認為，電擊穿的發生是由于晶體能帶在強電場作用下發生變化，電子直接由滿帶躍遷到空帶發生電離所致。54歡迎下載(xi zi) 可修改第五十四頁，共七十一頁。電擊穿(j chun)理論 通常，當電場(din chng)強度升高至接近擊穿強度時，材料中流過的大電流主要是電子型的。 引起導電電子倍增的方式，

29、也即擊穿的機制主要有碰撞電離理論和雪崩理論，此外有時也可能發生齊納擊穿（或稱隧道擊穿）。55歡迎(hunyng)下載 可修改第五十五頁，共七十一頁。碰撞電離(dinl)理論 當晶體的溫度高于絕對零度時，晶格的微小(wixio)振動形成格波，其能量量子即聲子，在碰撞電離理論中，碰撞機制一般應考慮電子和聲子的碰撞，同時也應該包括雜質和缺陷對自由電子的散射。若外加電場足夠高，當自由電子在電場中獲得的能量超過失去的能量時，自由電子便可在每次碰撞后積累起能量，最后發生電擊穿。56歡迎下載(xi zi) 可修改第五十六頁，共七十一頁。雪崩(xubng)理論 雪崩理論是在電場足夠高時，自由電子從電場中獲得能

30、量在每次碰撞后都能產生一個自由電子。因此(ync)在n次碰撞后就有2n個自由電子，形成雪崩或倍增效應。當雪崩或倍增效應貫穿兩電極時，則出現擊穿。57歡迎(hunyng)下載 可修改第五十七頁，共七十一頁。 若電介質中的場強很大，電介質分子的正負電荷有可能被拉開而變成可自由移動的電荷。大量(dling)自由電荷的產生，使電介質的絕緣性能破壞而成為導體。58歡迎下載(xi zi) 可修改第五十八頁，共七十一頁。規律：固體介質的擊穿電場強度往往取決于材料的均勻(jnyn)性；大部分材料在交變電場下的擊穿強度低于直流下的擊穿電場強度，在高頻下由于局部放電的加劇，使得擊穿電場強度下降得更厲害，并且材料的

31、介電常數越大，擊穿電場強度下降得越多；無機電介質在高頻下的擊穿往往具有熱的特征，發生純粹電擊穿的情況并不多見；59歡迎(hunyng)下載 可修改第五十九頁，共七十一頁。在室溫附近，高分子電介質的擊穿電場(din chng)強度往往比陶瓷等無機材料要大，并且極性大高聚物的擊穿電場(din chng)強度常常要比非極性的大；在軟化溫度附近，熱塑性高聚物的擊穿電場強度急劇下降。60歡迎下載(xi zi) 可修改第六十頁，共七十一頁。熱擊穿 當固體電介質在電場作用下，由電導和介質損耗產生的熱量超過試樣通過傳導(chundo)、對流和輻射所能散發的熱量時，試樣中的熱平衡就被破壞，試樣溫度不斷上升，最終

32、造成介質永久性的熱破壞，這就是熱擊穿。 熱擊穿有一個熱量積累過程，不像電擊穿那樣迅速。熱擊穿電場強度較低，一般約為110kV/mm。61歡迎下載(xi zi) 可修改第六十一頁，共七十一頁。 介質中所產生的熱量，一方面使試樣本身的溫度升高，另一方面通過熱傳導和熱對流向周圍散發熱量。 在電場(din chng)作用下，如試樣的發熱功率為W1，散熱功率為W2，臨界熱平衡方程即為： 62歡迎(hunyng)下載 可修改第六十二頁，共七十一頁。 （1）介質的不均勻性： 無機材料常常為不均勻介質，有晶相、玻璃相和氣孔存在，這使無機材料的擊穿性質與均勻材料不同。 不均勻介質最簡單的情況是雙層介質。設雙層介

33、質具有各不相同的電性質，1，1，d1和 2，2，d2 分別代表第一層、第二層的介電常數(ji din chn sh)、電導率、厚度。 若在此系統上加直流電壓U，則各層內的電場強度E1，E2，為：6.2.3 影響無機材料擊穿(j chun)強度的各種因素63歡迎(hunyng)下載 可修改第六十三頁，共七十一頁。 上式表明：電導率小的介質承受場強高，電導率大的介質承受場強低。在交流電壓下也有類似的關系。 如果1和2 相差甚大，則必然其中一層的電場強度將大于平均場強E，這一層可能首先達到擊穿強度而被擊穿。一層擊穿以后，增加了另一層的電壓，且電場因此大大畸變，結果另一層也隨之擊穿。由此可見，材料的不

34、均勻(jnyn)性可能引起擊穿場強的降低。 陶瓷中的晶相和玻璃相的分布可看成多層介質的申聯和并聯，上述的分析方法同樣適用。64歡迎(hunyng)下載 可修改第六十四頁，共七十一頁。（2） 材料中氣泡的作用： 材料中含有氣泡時，氣泡的及很小，因此加上電壓后氣泡上的電場較高。而氣泡本身的抗電強度比固體介質要低得多(一般空氣的Eb33kv/cm，而陶瓷的Eb80kv/cm )，所以首先氣泡擊穿，引起氣體放電(電離)，產生大量的熱，容易引起整個介質擊穿。由于在產生熱量(rling)的同時，形成相當高的內應力，材料也易喪失機械強度而被破壞，這種擊穿稱為電機械熱擊穿。 65歡迎(hunyng)下載 可修

35、改第六十五頁，共七十一頁。（1）固體介質(jizh)的表面放電 固體介質的表面放電屬于氣體放電。固體介質常處于周圍氣體媒質中，擊穿時，常發現介質本身并未擊穿，但有火花掠過它的表面，這就是表面放電。 a: 固體介質材料不同，表面放電電壓也不同。陶瓷介質由于介電常數大、表面吸濕等原因，引起空間電荷極化，使表面電場畸變，降低表面擊穿電壓。 b: 固體介質與電極接觸不好，則表面擊穿電壓降低。 c: 電場的頻率不同，表面擊穿電壓也不同。頻率升高，擊穿電壓降低。（3） 材料(cilio)表面狀態及邊緣電場66歡迎下載(xi zi) 可修改第六十六頁，共七十一頁。 （2）邊緣電場： 電極邊緣常常發生電場畸變

36、，使邊緣局部電場強度升高，導致擊穿電壓的下降。 影響因素： a: 電極周圍媒質 b: 電場的分布(電極的形狀、相互位置) c: 材料(cilio)的介電系數、電導率 67歡迎(hunyng)下載 可修改第六十七頁，共七十一頁。小結(xioji)介質擊穿(j chun)強度是絕緣材料和介電材料的一項重要指標。電介質失效表現就是介電擊穿(j chun)。產生失效的機制有本征擊穿(j chun)、熱擊穿(j chun)和雪崩式擊穿(j chun)以及三種準擊穿(j chun)：放電擊穿(j chun)、機械擊穿(j chun)和電化學擊穿(j chun)等。實際使用時原因十分復雜，難于分清哪種機制。68歡迎下載(xi zi) 可修改第六十八頁，共七十一頁。9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。30-