2016-10-13 13:26:25

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热击穿为固体电介质击穿的一种形式。击穿电压随温度和电压作用时间的延长而迅速下降,这时的击穿过程与电介质中的热过程有关,称为热击穿。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产生热量,就是电势能转换为热量,当外加电压足够高时,就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。

基本信息

  • 中文名

    热击穿

  • 外文名

    Thermal breakdown

折叠 编辑本段 定义

​热击穿为固体电介质击穿的一种形式。击穿电压随温度和电压作用时间的延长而迅速下降,这时的击穿过程与电介质中的热过程有关,称为热击穿。

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产生热量,就是电势能转换为热量,当外加电压足够高时,就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。

折叠 编辑本段 性质

电介质在电场作用下,由于漏电流、电损耗或孔隙局部气体电离放电产生放热,材料温度逐步升高,随着时间延续,积热增多,当达到一定温度时,材料即行开裂、玻璃化或熔化,绝缘性能被破坏而导致击穿的现象。这是介质材料常见的破坏原因之一。热击穿与介质的导致系数、强度、内部缺陷、掺杂物(杂质)、气孔、形状及散热条件等多种因素有关。 固体电介质的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等形式。绝缘结构发生击穿,往往是电、热、放电、电化学等多种形式同时存在,很难截然分开。一般来说,在采用tanδ值大、耐热性差的电介质的低压电气设备,在工作温度高、散热条件差时,热击穿较为多见。而在高压电气设备中,放电击穿的概率就大些。脉冲电压下的击穿一般属于电击穿。当电压作用时间达数十小时乃至数年时,大多数属于电化学击穿。

折叠 编辑本段 热击穿的形成

电极间介质在一定外加电压作用下,其中不大的电导最初引起较小的电流。电流的焦耳热使样品温度升高。但电介质的电导会随温度迅速变大而使电流及焦耳热增加。若样品及周围环境的散热条件不好,则上述过程循环往复,互相促进,最后使样品内部的温度不断升高而引起损坏。在电介质的薄弱处热击穿产生线状击穿沟道。击穿电压与温度有指数关系,与样品厚度成正比;但对于薄的样品,击穿电压比例于厚度的平方根。热击穿还与介质电导的非线性有关,当电场增加时电阻下降,热击穿一般出现于较高环境温度。在低温下出现的是另一种类型的电击穿。

折叠 编辑本段 热击穿的影响

折叠 影响

当固体绝缘材料在外加电压作用下,产生的泄漏电流过大,使绝缘材料温度升高而造成的击穿。热击穿的击穿电压比较低,但电压作用时间比较长,电气设备发生热击穿,将导致设备损坏,影响安全供电。

折叠 与其他固体电介质击穿的区别

电击穿是高压造成的击穿,热击穿是大电流造成的击穿。高压击穿如果能限制电流的话还能恢复。热击穿一般不可恢复。

折叠 静电热击穿

静电火花放电或刷形放电一般都是在ns或μs量级完成的,因此,通常可以将静电放电过程看作是一种绝热过程。空气中发生的静电放电,可以在瞬时使空气电离、击穿、通过数安培的大电流,并伴随着发光、发热过程,形成局部的高温热源。这种局部的热源可以引起易燃、易爆气体燃烧、爆炸。静电放电过程产生的瞬时大电流也可以使火炸药、电雷管、电引信等各种电发火装置意外发火、引起爆炸事故。

在微电子领域,静电放电过程是静电能量在十分之一微秒时间内通过器件电阻释放的,其平均功率可达几千瓦。如此大功率的脉冲电流作用于器件上,足以在绝热情况下,使硅片上微区溶化,电流集中处使铝互连局部区域发生球化,甚至烧毁PN结和金属互连线,形成破环的"热电击穿",导致电路损坏失效。

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