Defalcarea electrică a dielectricilor solizi se caracterizează printr-o dezvoltare foarte rapidă: nu mai este nevoie să treacă mai mult de 10 -7 -10 -8 s. Acest tip de defecțiune nu se datorează eliberării termice a energiei, deși electrice rezistența defalcare electrică ușor dependentă de temperatură, și este însoțită în etapa inițială de distrugere a dielectricului într-un canal foarte îngust (Fig.34).
Figura 34. Dependența rezistenței electrice a porțelanului electric la temperatură: A - regiunea defectării electrice; B este regiunea de defalcare termică.
Defalcarea electrică este inerent un proces pur electronic, când o avalanșă electronică este creată din câțiva electroni inițiali într-un dielectric solid. Dezvoltarea avalanșelor este însoțită de fotonizare (ca și în gaze), care accelerează formarea unui canal de conducere. Electronii accelerați de câmp își transmit energia lor particulelor elementare (molecule, ioni) în zonele de zăpadă în timpul coliziunilor și o încălzesc până la topire. O presiune semnificativă este creată în canalul de descărcare, ceea ce poate duce la apariția fisurilor sau distrugerea completă a dielectricului.
O defecțiune pură electrică apare atunci când efectul conductivității electrice și al pierderilor dielectrice care determină încălzirea materialului este exclus, iar ionizarea incluziunilor de gaz este de asemenea absentă.
Mecanismul de defalcare a dielectricilor solizi este afectat de omogenitatea structurii materialului. Non-omogene includ dielectricii având o structură poroasă, adică conținând incluziuni de gaze. Pentru dielectricile omogene, se observă o diferență notabilă între valorile tensiunii de rupere într-un câmp electric omogen și neomogen (figura 35).
Figura 35. Dependența tensiunii de rupere a unui material omogen
dielectric (sticlă tehnică) din grosimea: 1 - câmp electric omogen, 2 - câmp electric neuniform.
Acest lucru se datorează faptului că într-un câmp omogen defalcare dielectric se produce la punctul cel mai slab al dielectric (de exemplu, în locul defectului structurii existente), și un câmp electric neuniforma - într-un punct de rezistență maximă a câmpului.
Tensiunile de degradare ale dielectricilor neomogene într-un câmp electric omogen și neomogen sunt excedentare și diferă foarte puțin unele de altele (fig.36). De regulă, într-un câmp electric omogen, rezistența electrică a unui dielectric este mai mare decât una neomogenă. Rezistența electrică a unui dielectric neomogen într-un câmp electric neomogen se poate dovedi mai mare decât în cazul unei suprafețe omogene dacă este cel mai mic număr de incluziuni de gaz în locul cu intensitatea maximă a câmpului electric.
Fig.36. Dependența tensiunii de descompunere a unui dielectric neomogen (portelan electric) pe grosime:
1 - câmp electric omogen; 2 - neuniforme electrice.
Pentru dielectrici omogene rigidității dielectrice este practic independent de grosimea acestuia: scădere ușoară a acestuia la o grosime mai mare poate fi observată numai în prezența unor defecte structurale. Pentru neomogene dielectrici eterogenitatea structura crește odată cu creșterea grosimii eșantionului (creșterea numărului de incluziuni de gaz) și rezistență scăzută a dielectrice, atât în omogenă și într-un câmp electric neuniforma.
Filmele subțiri pot avea o rezistență electrică semnificativ mai mare decât mostrele masive. Această proprietate se numește consolidarea electrică a materialelor. Utilizarea acestuia poate crește fiabilitatea elementelor microelectronice de film de izolare și dispozitive ca și ale parametrilor de funcționare ale intensității câmpului în filme subțiri (100 kV / mm) aproape de descompunerea probelor în vrac.
Tensiunea de spargere depinde, de asemenea, de suprafața electrozilor: cu cât suprafața electrozilor este mai mare, cu atât tensiunea de defalcare este mai mică. Acest lucru se datorează faptului că dielectricilor neomogene crește numărul de incluziuni de gaze care intră în câmpul electric, și omogen - creșterea probabilitatea unui rezultat pozitiv în domeniul defectelor structurale.
Cu o anumită rezistență dielectrică a unui dielectric solid, se poate produce o descompunere pe suprafața dielectricului - suprapunerea probei, adică degradarea suprafeței. În acest caz, aerul sau lichidul care înconjoară eșantionul unei perturbații dielectrice solide și suprafața unui dielectric solid este deteriorată. Deteriorarea asociată cu formarea liniilor conducătoare (piste) pe suprafața unui dielectric solid se numește urmărire. Tensiunea de descompunere a suprafeței depinde de proprietățile dielectrice, de forma eșantionului și de electrozii, de regularitatea defalcării mediului înconjurător.
Pentru funcționarea fiabilă a oricărui dispozitiv electric, tensiunea de funcționare a izolației electrice trebuie să fie mai mică decât de câteva ori tensiunea de defect (Urab Factorul de siguranță al rezistenței electrice este: Valoarea Upr depinde de timpul de aplicare al tensiunii: pentru impulsuri scurte, defalcarea are loc la valori mari ale Upr. decât atunci când este expus la o tensiune alternantă aplicată pe termen lung sau permanent. Izolația electrică este caracterizată de durata de viață. Dacă un câmp electric de intensitate ridicată acționează pe un dielectric pentru o lungă perioadă de timp, acesta conduce la procese ireversibile, în urma cărora Upr scade. și anume Se produce îmbătrânirea electrică a izolației. Curba dependenței Upr de timpul de aplicare a tensiunii este denumită curba de viață a izolației electrice (Fig.37).
Figura 37. Curba de viață a izolației
Defalcarea electrică este observată în majoritatea dielectricilor sub acțiunea tensiunii pe termen scurt (impuls).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: