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固体电介质电击穿理论是在气体放电的碰撞电离理论基础上建立的。在气体中,碰撞电离是由电子和气体分子碰撞而产生的,但是由于固体与气体在结构上的差异,组成固体的粒子(原子、离子或分子)不像在气体中那样作任意的热运动,而只是在自己的平衡位置(晶格结点)附近作微小的热振动。固体中相邻粒子的热振动形成的晶格振动波动形式在固体电介质中传播,称为晶格波。
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因此,在固体电介质内,电子在其运动过程中不是与个别晶格粒子发生作用,而是与晶格振动或晶格波相互作用。在这种相互作用中,可是电子失去能量而被制动,也可是电子从晶格波得到能量而进一步加速。在低场强时,平均作用是电子的制动,晶格波得到电子给出的能量而被激发到更高的能级上。只有在电场很强时,电子获得的能量大于损失给晶格振动的能量,电子的动能越来越大,当电子能量足够大后,便导致电离产生新电子,自由电子数迅速增加,电导进入不稳定阶段,击穿开始发生。
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按击穿发生的判定条件的不同,电击穿理论可分为两大类:
(1)碰撞电离开始作为击穿判据的为碰撞电离理论。
(2)碰撞电离开始后,电子数倍増到一定数值,足已破坏电介质结构作为击穿判据。称这类理论为雪崩击穿理论除此之外,还有电子热击穿、自由体积击穿、场致发射击穿。
然而,在聚合物中,由于其局域态能级密度很大,可达-m3,电极注入的电子经散射后很快被陷阱捕获,载流子的平均自由程很短,其在陷阱中的停留时间远大于其自由寿命,因而电子很难从电场中获得足以引起碰撞电离的能量。因此,许多学者认为,聚合物电介质在击穿发生前,一定会先形成微孔或低密度区,电子在微孔中加速可以获得足够的能量从而引起碰撞电离,致使聚合物大分子断键,低密度区扩大,最后形成导电通道而击穿聚合物中微孔的形成原因可能是残余物和反应副产物的分解和挥发、杂质和添加剂的迁移、大结晶球的界面缺陷、电机械应力引起的电致裂纹、热电子、电子和空穴复合发光等。