當(dāng)施加于電介質(zhì)的電壓超過某一臨界值時,介質(zhì)中的電流突然增大,這種現(xiàn)象稱為電擊穿。發(fā)生電擊穿時的電壓,稱為電介質(zhì)的耐擊穿強度,又稱介電強度,常用V/cm表示,cm為試樣的厚度。
擊穿的機理可分為熱擊穿和電子擊穿兩類。
熱擊穿是因電壓作用,玻璃受電流所產(chǎn)生的熱量而加熱,使電阻下降,以致材料的局部發(fā)生熱破壞,甚至局部熔化。一般來說,試樣越厚,擊穿強度越小。
電子擊穿是由于電壓直接加速了物質(zhì)內(nèi)部電子對其他原子的沖擊,從而激發(fā)更多電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶,最后引起電子的“雪崩過程”而擊穿。
還有一種原因,認(rèn)為是電化學(xué)擊穿,即玻璃長時間停留在恒定的電場中,使組成破壞,產(chǎn)生不可逆的化學(xué)變化,改變了電極附近的化學(xué)成分。結(jié)果玻璃中的電場變得不均勻,甚至產(chǎn)生導(dǎo)致破裂的巨大應(yīng)力而擊穿。電化學(xué)擊穿的產(chǎn)生的時間與玻璃電導(dǎo)率的大小有關(guān)。
玻璃的組成對介電強度有很大影響。通常引入能提高玻璃電阻率的氧化物可使玻璃的介電強度增大。例如玻璃中引入SiO2能提高玻璃的介電強度,透明石英玻璃的介電強度可達400kV/cm,不透明石英玻璃則在150~200kV/cm之間。而引入堿金屬氧化物時,則使玻璃的介電強度降低。例如厚度為2~6mm的工業(yè)玻璃,其極限電壓為30~70kV。最好的玻璃能經(jīng)受的5000kV/cm電場強度而不會被擊穿。
此外,玻璃的介電強度隨溫度的升高而降低,同時還與電壓增高的速度、玻璃內(nèi)部的缺陷以及電場的均勻與否有關(guān),對于大功率、高電壓的電子器件使用玻璃作為絕緣零件時,要特別注意。
呼和浩特玻璃 2019年9月6日