介电强度
介电强度是指绝缘体在不发生电击穿的情况下所能承受的最大电场强度[1]，也即保持其不导电的特性。当电场强度高于绝缘体的介电强度时便会发生电击穿，该绝缘体的电阻会急剧下降而变成可导电。
当外加电场在某绝缘体上时，来自背景辐射的自由电子会受电场加速而获得更多能量。如果这些自由电子受加速而具有够高的能量（即外加电场强度足够高时），其与绝缘体内原子或分子对撞时会使得绝缘体中的束缚电子受到解放而成为自由电子，以突崩溃的形式使得绝缘体内形成电流。电击穿发生的速度非常快，通常以纳秒为单位。电击穿会导致绝缘体内出现导电路径，并产生破坏性的放电现象，严重劣化甚至破坏其绝缘能力。
单位
[编辑]介电强度的国际单位是伏/米，即每米的绝缘物能承受多强的电压而不被击穿。
影响介电强度的因素
[编辑]- 可能受材料内部的微小缺陷影响。[2]
- 可能受工作温度影响。
- 可能受电源频率影响。
- 对于气体来说，湿度增加通常导致介电强度降低，因为水中的离子可形成导电通道。
- 对于气体来说，介电强度随压力增加而增加（帕邢定律）。
- 对于大气来说，介电强度随绝对湿度增加而少量上升，但随相对湿度增加而下降。[3]
介电强度列表
[编辑]| 材质 | 介电强度 MV/m（百万伏特/米） |
|---|---|
| 氦（相对于氮）[4] [需要解释] |
0.15 |
| 大气[5] | 3 |
| 六氟化硫[4] | 8.5–9.8 |
| 氧化铝[4] | 13.4 |
| 窗户玻璃[4] | 9.8–13.8 |
| 硼硅酸盐玻璃[4] | 20–40 |
| 矿物油、硅油[4][6] | 10–15 |
| 苯[4] | 163 |
| 聚苯乙烯[4] | 19.7 |
| 聚乙烯[7] | 19–160 |
| 氯丁橡胶[4] | 15.7–26.7 |
| 蒸馏水[4] | 65–70 |
| 高真空（200 μPa） （场致发射受限）[8] |
20–40 （和电极的形状有关） |
| 熔融石英[4] | 470–670 |
| 蜡纸[9] | 40–60 |
| 铁氟龙（挤压成型 )[4] | 19.7 |
| 铁氟龙（作为绝缘膜产品）[4][10] | 60–173 |
| 聚醚醚酮 | 23 |
| 云母[4] | 118 |
| 钻石[11] | 2,000 |
| 锆钛酸铅（缩写：PZT） | 10–25[12][13] |
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ W.Edward Gettys, Frederick J.Keller, Malcolm J.Skove. Physics Classical and Modern, International Edition (1989), P512, McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-033555-9.
- ^ DuPont Teijin Films. Mylar polyester film (PDF). 2003 [2022-05-04]. （原始内容 (PDF)存档于2016-12-19）.
- ^ Ritz, Hans. Durchschlagfeldstärke des homogenen Feldes in Luft. Archiv für Elektrotechnik. 1932, 26 (4): 219–232. S2CID 108697400. doi:10.1007/BF01657189.
- ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 4.13 CRC Handbook of Chemistry and Physics
- ^ Hong, Alice. Elert, Glenn , 编. Dielectric Strength of Air. The Physics Factbook. 2000 [2020-06-18]. （原始内容存档于2019-05-02）.
- ^ Föll, H. 3.5.1 Electrical Breakdown and Failure. Tf.uni-kiel.de. [2020-06-18]. （原始内容存档于2015-03-24）.
- ^ Xu, Cherry. Elert, Glenn , 编. Dielectric strength of polyethylene. The Physics Factbook. 2009 [2020-06-18]. （原始内容存档于2022-05-04）.
- ^ Giere, Stefan; Kurrat, Michael; Schümann, Ulf. HV dielectric strength of shielding electrodes in vacuum circuit-breakers (PDF). 20th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum. [2020-06-18]. （原始内容 (PDF)存档于2012-03-01）.
- ^ Mulyakhova, Dasha. Elert, Glenn , 编. Dielectric strength of waxed paper. The Physics Factbook. 2007 [2020-06-18]. （原始内容存档于2022-02-11）.
- ^ Glenn Elert. Dielectrics - The Physics Hypertextbook. Physics.info. [2020-06-18]. （原始内容存档于2022-04-11）.
- ^ Electronic properties of diamond. el.angstrom.uu.se. [2013-08-10]. （原始内容存档于2020-06-06）.
- ^ Moazzami, Reza; Chenming Hu; William H. Shepherd. Electrical Characteristics of Ferroelectric PZT Thin Films for DRAM Applications (PDF). IEEE Transactions on Electron Devices. September 1992, 39 (9): 2044 [2022-05-04]. Bibcode:1992ITED...39.2044M. doi:10.1109/16.155876. （原始内容 (PDF)存档于2015-09-24）.
- ^ B. Andersen; E. Ringgaard; T. Bove; A. Albareda & R. Pérez. Performance of Piezoelectric Ceramic Multilayer Components Based on Hard and Soft PZT. Proceedings of Actuator 2000. 2000: 419–422.