電容擊穿時電介質發生了什麼?

假設某電容擊穿電壓200V,對其施加220V電壓使其擊穿,斷電後,再對其施加110V電壓,此時它還起電容作用嗎?如果不能,那麼電介質在擊穿時發生了什麼變化,是物理變化還是化學變化?


1. 擊穿的定義

梁曦東等《高電壓工程》中:當間隙上的電壓達到一定數值後,流過間隙的電流劇增,失去絕緣能力,這種由絕緣狀態突變為導體狀態的變化稱擊穿。

汪泉第等《電磁場》中:當電場強度的值超過某一數值時,電介質中的束縛電荷就會脫離分子的控制,成為自由電子,我們說該電介質不再是絕緣介質,它被擊穿了。

以上兩個定義,一個是宏觀的解釋,一個是微觀的解釋。

2.電介質中為何有電容。

根本原因是電介質的極化。

導體在電場作用下產生靜電感應現象,電介質在電場作用下產生極化現象。進而影響空間電場的分布。由於電介質不導電,內部存在的正負帶電粒子(束縛電荷)被原子內在力,分子內在力和分子之間的作用力束縛,不能自由運動,故而電介質內部才會有電場,從而電介質有電容。而導體內部在自由電子的運動下電場為零,所以也就沒有電容。

3.電容擊穿之後是否自恢復。

首先要明確電容的電介質是什麼。若是氣體或者是液體,二者都是自恢復絕緣介質,擊穿可逆。但若是固體,擊穿不可逆,是唯一擊穿後不可恢復的絕緣介質。


以下擊穿為氣體電介質擊穿。

當兩板間電壓超過擊穿電壓時,造成的強大場強,會把原子核和其電子拉開,產成自由電子和帶正電的離子,這些帶電粒子劇烈運動,撞擊其它粒子,又使得它們也電離。

這時電介質已經變為導體了。那些帶電粒子奔向極板,與其中和,極板中的電荷也會向另一極板移動,斷電後由於電介質對電子束縛力強,導體又變為絕緣體,無法導電。基本沒有變化。

固體電介質往往會被破壞(融化、燒焦等)

此外還有電化學擊穿。


擊穿的同時leakage current 變大,由於熱量電容就會被燒壞,根據損壞的程度有不同的結果,不過一般燒穿之後就會變成導通,任何電壓加上去就會變成直接短路吧


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