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電壓擊穿的擊穿電壓測試特性分析
閱讀：1379發布時間：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、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品的一個重要參數。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，固體介質會表現出穩定的電導;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，開始電離產生新電子，使自由電子數迅速增加，導致“雪崩"效應，電導進入不穩定階段，發生擊穿，電擊穿的作用時間非常短。
(2)熱擊穿:處于電場中的電介質，由于發生介質損耗而產生熱量，當外加電壓足夠高時，會導致產生的熱量比散去的多，轉入散熱與發熱的不平衡狀態，介質溫度逐漸升高，若作用時間足夠長，內部開始出現缺陷，形成導電通道，直至出現損壞。
(3)電化學擊穿:電介質經長期運行后，在電、熱、化學和機械力等的共同作用下，內部會發生一些化學變化，如固體電介質中出現的電解、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象，使物質結構發生不可逆的變化，最終導致擊穿。溫度越高，電壓作用時間越長，越易發生電化學擊穿。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，會導致材料局部發熱，因此材料發生的擊穿屬于電熱聯合擊穿。
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