第三章 电介质电导和击穿
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击穿的形式有：
热击穿 电击穿 电化学击穿 通常使用击穿电压、击穿电场强度、绝缘强度、介电
强度、耐电强度、抗电强度等参数或术语评价。
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3.2 气体电介质的电导和击穿
1．气体电介质伏安特性曲线分为那三个部分？各 部分的特征是什么？（掌握）
2．气体为何能导电？如何对其导电过程进行理论 分析？（掌握）
非自持放电：
在电场强度达到击穿场强Em之前的某个场强E2， （称为起始游离场强，相应电压为起始游离电压） 碰撞电离过程即开始发生了，即气体的放电过程 开始了，但此时若将外界电离因素取消，气体的 放电将逐渐减弱，直到最后停止，这种放电称为 非自持放电。
自持放电：
当电场达到Em（称为击穿场强，相应电压称为击 穿电压）点之后，即使将外界电离因素去掉，放 电仍能继续维持，这样的放电过程称为自持放电， 实际上也就达到了气体电介质击穿。
第II部分 电流密度不再因电场强 度的增加而改变，达到 饱和；
第III部分
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2．气体为何能导电？如何对其导电过程进行理 论分析？（掌握）
（1）气体导电机理 （2）气体电导过程的理论分析
返回
（1）气体导电机理
气体能导电是因为气体中存在一定浓度的带电正 负离子（载流子），载流子存在则是因为气体中 随时随地进行着下述两个过程：
复合速度
Z nn
未加电场稳定状态下
ZnnN2
电离速度=复合速度
n Z N2
载流子浓度
N
n
1/ 2
加上电场稳定状态方程：
nAdZAdI N2AdI
q
q
N 2 A d A N ( ) E n A d 0
N2N( d )En 0
( d )E [( d )E]24n
4．如何对均匀电场的击穿过程进行理论分析？（掌握） （1）分析目的 （2）物理过程及其模型的建立 （3）巴申定律的建立 （4）结果分析
返回
（1）分析目的 通过理论模型分析，寻求气体电介质击穿场强与各
种影响因素的定量关系，从而掌握气体电介质的击 穿规律
Emfp,T,L
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（2）物理过程及其模型的建立
3．什么叫气体电介质击穿？气体电介质放电过程 有那两种形式？（掌握）
4．如何对均匀电场的击穿过程进行理论分析？ （掌握）
5．非均匀电场击穿过程有哪些特点？（掌握）
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1．气体电介质伏安特性曲线分为几个部分？各部分的 特征是什么？（掌握）
分为三部分： 第I部分
当电场很弱时，电流密 度随电场强度的增加正 比例地上升；
提高电介质的绝缘性能的基本方法是： （1）降低载流子浓度； （2）降低载流子的迁移率。
下一页
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2．电介质电导类型有哪些？（掌握））
电导类型有：离子电导，电子电导，电泳电导。
离子电导：
固体电介质的主要电导形式，是介质中带电荷 的弱联系的正负离子（或离子空位）。
电子电导：
一般电介质物质的禁带较宽，电子（空穴）载
流子极少，因而电子电导一般不是电介质电导
的主要因素，只在特定条件下才表现得比较明 显。
电泳电导：
是液体电导的主要形式，载流子是带电的分子
团所形成的电导。
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3．什么叫电介质的击穿？它有哪些击穿形式？通常用那些参数 评价（掌握）
当外加电场增加到某一临界值时，电导率突然剧 增，电介质丧失其固有的绝缘性能，变成导体， 这种现象称为击穿。
载流子浓度将随着电场的增加，逐渐下降，因 此伏安特性曲线逐渐偏离线性关系
当电场较大时
x? 1
N n x1 x21 n 2 1 xcE1
JEqnd
所以电流密度达到饱和不随电场的变化而变化
3．什么叫气体电介质击穿？气体电介质放电过程 有那两种形式？（掌握）
当电场上升到足够高时，载流子在电场中所获 得足够高的能量，以致使得载流子在与气体分 子碰撞时能够发生电离过程从而产生新的载流 子，新的载流子与旧载流子一起在电场中积聚 能量进行下一次的碰撞从而产生下一代载流子， 如此载流子浓度不断增长下去，电流密度亦无 限地增长下去，此时即发生气体电介质的击穿。 气体电介质击穿又称放电。放电过程又分为自 持放电和非自持放电。
电离过程： 气体在光、热、辐射等作用下，电子从分子中 分离出来使气体分子带正电，从而形成正离子 载流子，这个过程称为电离。电离出来的电子 又极容易被其他分子所捕获而形成负离子。描 电离过程的速度大小用单位时间单位体积产生 的正离子（或负离子）数n′描述
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复合过程： 当产生的正负离子在热运动过程中相遇时又会 复合而成中性分子，其复合速度Z用单位时间 单位体积内被复合的正离子（或负离子）数表 示。
式？通常用那些参数评价（掌握）
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1．什么是电介质的电导？提高电介质的绝缘性 能的基本方法是什么？（掌握）
弱联系的带电质点在电场作用下作定向漂移，从 而构成传导电流的过程称为电介质的电导 。
电介质电导的强弱（或者说电介质的绝缘性能） 通常采用电导率或电阻率表示。一般地 当 108m ，即可认为该电介质具有良好的 绝缘性能。
3 电介质电导和击穿
3.1 概述 3.2 气体电介质的电导和击穿 3.3 固体电介质的电导 3.4 固体电介质的热击穿 3.5 固体电介质的电击穿
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3.1 概述
1．什么是电介质的电导？提高电介质的绝 缘性能的基本方法是什么？（掌握）
2．电介质电导类型有哪些？（掌握） 3．什么叫电介质的击穿？它有哪些击穿形
N 2
( )E [( )E]2 4n
d
d
N
2
n(( )E/ 4n [( )E]2/(4n)1)
d
d
令ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x [( )E]/
n (4 )
d
N
n (xx21 )
n 1
xx21
当电场很小时
x 0
N n
Nq() n q()c 所以电流密度与电场强度呈线性增长
当电场逐渐增加
N n
1
x x2 1
显然未加电场时，气体中载流子浓度决定于这两 个过程的速度，当这两过程速度相等时，载流子 浓度不随时间的变化而变化达到稳定状态。
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（2）气体电导过程的理论分析
分析目的：通过理论模型的分析与处理，定量认 识（或定性认识理解）气体伏安特性曲线形成的 过程和机理
提 建出立假 载设 流： 子n守恒方n程并N分析求解讨论
热击穿 电击穿 电化学击穿 通常使用击穿电压、击穿电场强度、绝缘强度、介电
强度、耐电强度、抗电强度等参数或术语评价。
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3.2 气体电介质的电导和击穿
1．气体电介质伏安特性曲线分为那三个部分？各 部分的特征是什么？（掌握）
2．气体为何能导电？如何对其导电过程进行理论 分析？（掌握）
非自持放电：
在电场强度达到击穿场强Em之前的某个场强E2， （称为起始游离场强，相应电压为起始游离电压） 碰撞电离过程即开始发生了，即气体的放电过程 开始了，但此时若将外界电离因素取消，气体的 放电将逐渐减弱，直到最后停止，这种放电称为 非自持放电。
自持放电：
当电场达到Em（称为击穿场强，相应电压称为击 穿电压）点之后，即使将外界电离因素去掉，放 电仍能继续维持，这样的放电过程称为自持放电， 实际上也就达到了气体电介质击穿。
第II部分 电流密度不再因电场强 度的增加而改变，达到 饱和；
第III部分
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2．气体为何能导电？如何对其导电过程进行理 论分析？（掌握）
（1）气体导电机理 （2）气体电导过程的理论分析
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（1）气体导电机理
气体能导电是因为气体中存在一定浓度的带电正 负离子（载流子），载流子存在则是因为气体中 随时随地进行着下述两个过程：
复合速度
Z nn
未加电场稳定状态下
ZnnN2
电离速度=复合速度
n Z N2
载流子浓度
N
n
1/ 2
加上电场稳定状态方程：
nAdZAdI N2AdI
q
q
N 2 A d A N ( ) E n A d 0
N2N( d )En 0
( d )E [( d )E]24n
4．如何对均匀电场的击穿过程进行理论分析？（掌握） （1）分析目的 （2）物理过程及其模型的建立 （3）巴申定律的建立 （4）结果分析
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（1）分析目的 通过理论模型分析，寻求气体电介质击穿场强与各
种影响因素的定量关系，从而掌握气体电介质的击 穿规律
Emfp,T,L
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（2）物理过程及其模型的建立
3．什么叫气体电介质击穿？气体电介质放电过程 有那两种形式？（掌握）
4．如何对均匀电场的击穿过程进行理论分析？ （掌握）
5．非均匀电场击穿过程有哪些特点？（掌握）
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1．气体电介质伏安特性曲线分为几个部分？各部分的 特征是什么？（掌握）
分为三部分： 第I部分
当电场很弱时，电流密 度随电场强度的增加正 比例地上升；
提高电介质的绝缘性能的基本方法是： （1）降低载流子浓度； （2）降低载流子的迁移率。
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2．电介质电导类型有哪些？（掌握））
电导类型有：离子电导，电子电导，电泳电导。
离子电导：
固体电介质的主要电导形式，是介质中带电荷 的弱联系的正负离子（或离子空位）。
电子电导：
一般电介质物质的禁带较宽，电子（空穴）载
流子极少，因而电子电导一般不是电介质电导
的主要因素，只在特定条件下才表现得比较明 显。
电泳电导：
是液体电导的主要形式，载流子是带电的分子
团所形成的电导。
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3．什么叫电介质的击穿？它有哪些击穿形式？通常用那些参数 评价（掌握）
当外加电场增加到某一临界值时，电导率突然剧 增，电介质丧失其固有的绝缘性能，变成导体， 这种现象称为击穿。
载流子浓度将随着电场的增加，逐渐下降，因 此伏安特性曲线逐渐偏离线性关系
当电场较大时
x? 1
N n x1 x21 n 2 1 xcE1
JEqnd
所以电流密度达到饱和不随电场的变化而变化
3．什么叫气体电介质击穿？气体电介质放电过程 有那两种形式？（掌握）
当电场上升到足够高时，载流子在电场中所获 得足够高的能量，以致使得载流子在与气体分 子碰撞时能够发生电离过程从而产生新的载流 子，新的载流子与旧载流子一起在电场中积聚 能量进行下一次的碰撞从而产生下一代载流子， 如此载流子浓度不断增长下去，电流密度亦无 限地增长下去，此时即发生气体电介质的击穿。 气体电介质击穿又称放电。放电过程又分为自 持放电和非自持放电。
电离过程： 气体在光、热、辐射等作用下，电子从分子中 分离出来使气体分子带正电，从而形成正离子 载流子，这个过程称为电离。电离出来的电子 又极容易被其他分子所捕获而形成负离子。描 电离过程的速度大小用单位时间单位体积产生 的正离子（或负离子）数n′描述
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复合过程： 当产生的正负离子在热运动过程中相遇时又会 复合而成中性分子，其复合速度Z用单位时间 单位体积内被复合的正离子（或负离子）数表 示。
式？通常用那些参数评价（掌握）
返回
1．什么是电介质的电导？提高电介质的绝缘性 能的基本方法是什么？（掌握）
弱联系的带电质点在电场作用下作定向漂移，从 而构成传导电流的过程称为电介质的电导 。
电介质电导的强弱（或者说电介质的绝缘性能） 通常采用电导率或电阻率表示。一般地 当 108m ，即可认为该电介质具有良好的 绝缘性能。
3 电介质电导和击穿
3.1 概述 3.2 气体电介质的电导和击穿 3.3 固体电介质的电导 3.4 固体电介质的热击穿 3.5 固体电介质的电击穿
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3.1 概述
1．什么是电介质的电导？提高电介质的绝 缘性能的基本方法是什么？（掌握）
2．电介质电导类型有哪些？（掌握） 3．什么叫电介质的击穿？它有哪些击穿形
N 2
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令ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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当电场很小时
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Nq() n q()c 所以电流密度与电场强度呈线性增长
当电场逐渐增加
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1
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显然未加电场时，气体中载流子浓度决定于这两 个过程的速度，当这两过程速度相等时，载流子 浓度不随时间的变化而变化达到稳定状态。
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（2）气体电导过程的理论分析
分析目的：通过理论模型的分析与处理，定量认 识（或定性认识理解）气体伏安特性曲线形成的 过程和机理
提 建出立假 载设 流： 子n守恒方n程并N分析求解讨论