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電壓擊穿的擊穿電壓測試特性分析
閱讀：1451發(fā)布時間：2023-3-13
絕緣材料又稱電介質，其絕緣性能主要由介質極化、介質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量情況，其測試結果受多種因素影響，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。
電介質只能在一定的場強范圍內維持其介電特性，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)象稱為電介質擊穿，所對應的電壓稱為擊穿電壓，電介質擊穿時的電場強度叫擊穿場強。固體電介質材料存在三種不同的擊穿理論:
(1)電擊穿:固體介質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，由于發(fā)生介質損耗而產(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，轉入散熱與發(fā)熱的不平衡狀態(tài)，介質溫度逐漸升高，若作用時間足夠長，內部開始出現(xiàn)缺陷，形成導電通道，直至出現(xiàn)損壞。
(3)電化學擊穿:電介質經(jīng)長期運行后，在電、熱、化學和機械力等的共同作用下，內部會發(fā)生一些化學變化，如固體電介質中出現(xiàn)的電解、還原等反應，介質中氣泡放電形成有害物質腐蝕氣泡壁等現(xiàn)象，使物質結構發(fā)生不可逆的變化，最終導致?lián)舸囟仍礁撸妷鹤饔脮r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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