介电强度
价电强度(击穿电场强度):击穿电压/电解质厚度 KV/MM
介质的特性,如绝缘、介电能力,都是指在一定的电场强度范围内的材料的特性,即介质只能在一定的电场强度内保持这些性质。当电场强度超过某一临界值时,介质由介电状态变为导电状态。这种现象称介电强度的破坏,或叫介质的击穿。相应的临界电场强度称为介电强度,或称为击穿电场强度。
电介质击穿强度受许多因素影响,因此变化很大。这些影响因素有材料厚度、环境温度和气氛、电极形状、材料表面状态、电场频率和波形、材料成分和孔隙度、晶体各向异性、非晶态结构等。
固体电介质的热击穿
热击穿的本质是处于电场中的介质,由于其中的介质损耗而受热,当外加电压足够高时,可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态,若发出的热量比散去的多,介质温度将愈来愈高,直至出现永久性损坏,这就是热击穿。
固体介质电击穿
在强电场下,固体导带中可能因冷发射或热发射存在一些电子。这些电子一方面在外电场作用下被加速,获得动能;另一方面与晶格振动相互作用,把电场能量传递给晶格。当这两个过程在一定的温度和场强下平衡时,固体介质有稳定的电导;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,电子的动能就越来越大,至电子能量大到一定值时,电子与晶格振动的相互作用导致电离产生新电子,使自由电子数迅速增加,电导进入不稳定阶段,击穿发生。
介质击穿强度是绝缘材料和介电材料的一项重要指标。电介质失效表现就是介电击穿。产生失效的机制有本征击穿、热击穿和“雪崩”式击穿以及三种准击穿形式:放电击穿、机械击穿、电化学击穿。实际使用材料的介电击穿原因十分复杂,难于分清属于哪种击穿形式。对于高频、高压下工作的材料除进行耐压试验,选择高的介电强度外,还应加强对其结构和电极的设计。
吸水率的增强会引起PA6类的介电强度降低。
高分子聚合物的介电强度不是很高,聚合物中一般含有一定量的极性杂质,常用高聚物的共同缺点:极限使用温度较低。看下表
高聚物 |
介电强度 KV/M |
极限使用温度 |
聚苯乙烯 |
20-28 |
70 |
聚氯乙烯 |
0.3-0.5 |
70 |
聚乙烯 |
>40 |
90 |
聚丙烯 |
26-28 |
105 |
聚四氟乙烯 |
30 |
260 |
尼龙-610 |
20-30 |
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聚碳酸酯 |
17-32 |
120 |
环氧树脂 |
35 |
130 |
有机硅树脂 |
10 |
180 |
聚砜 |
15-20 |
155 |
聚酰亚胺 |
>40 |
>180 |
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