[科普中国]-介电击穿

介电击穿是指在两个导电板之间为了某些目的添加的不导电的物质，由于电压太高，这种物质被破毁，失去不导电的功能，变成了导体。这个现象就是介电击穿。最简单常见的介质是空气，如果电压大了，空气就会电离。

简介介电击穿是指电介质在电场作用下，介质由介电状态变为导电状态的现象1。

分类及原理相应的临界电场强度称为介电强度、电气强度或击穿电场强度。通常分为三种类型：

(1)热击穿是指处于电场中的介质，由于介质损耗而发热，当外电场足够高时，散热与发热可能从平衡态转入非平衡态，若发热多干散热，介质温度愈来愈高直到出现局部的不可逆破坏；

(2)电击穿是指在强电场下，固体导带中可能因冷发射或热发射存在的电子，在外电场作用下，电子被加速获得动能，另一方面，由于与晶格振动相互作用，把电场能量传递给晶格。当上述两个过程在一定温度和场强下平衡时，介质有稳定的电导。当电子从电场中得到的能量大于传递给晶格振动的能量时，电子的动能越来越大，自由电子数急剧增加，电导进入不稳定状态，即发生电击穿；

(3)化学击穿是指在电场及其导致的化学变化联合作用下的介质击穿。例如在高温和高湿下，或在直流和低频交流电场作用下，材料内部发生电解作用，使介质发生不可逆的化学变化，导致击穿场强降低，最后被击穿。

实质实际上，电介质的击穿往往是一种综合的集体现象，几种击穿机制都可能起作用。击穿场强的高低与材料的性质与试件尺寸有关。低介电常数的装置瓷如Al2O3瓷等，击穿场强大于10kV/mm，而高介电常数的铁电陶瓷如BaTiO3资等，击穿场强约为6-7kV/mm左右。另外，试件的尺寸越大，击穿场强越低2。

相关概念-电击穿电击穿是指固体介质在强电场的作用下，内部少量可自由移动的载流子剧烈运动，与晶格上的原子发生碰撞使之游离，并迅速扩展而导致击穿。特点是：电压作用时间短，击穿电压高，与电场均匀度密切相关，但与环境温度及电压作用时间几乎无关。

影响因素电介质的击穿过程及其击穿电压的大小不但取决于电介质的性能，而且还与电场分布、周同温度、散热条件、周同介质的性质有关、加压速度和电压作用的持续性等有关。固体电介质根据其击穿发展的过程小同，可分为电击穿、热击穿和电化学击穿二种形式。发生哪种击穿形式，取决于介质的性能和工作条件3。

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学