變壓器油
在外界的條件下，介質(zhì)由絕緣狀態(tài)變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)的過(guò)程，稱為介質(zhì)擊穿。在常溫、常壓條件下，電介質(zhì)的帶電粒子被原子、分子的內(nèi)力或者分子間的作用力緊密束縛著，它們或者是正負(fù)抵消、或者因?yàn)榕帕须s亂無(wú)章，宏觀上沒(méi)有表現(xiàn)出導(dǎo)電性，即電介質(zhì)具有很好的絕緣性，常用作電氣絕緣。但當(dāng)外界條件發(fā)生變化，其絕緣性能將不會(huì)一直保持不變。在電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)然當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度較小時(shí)仍表現(xiàn)出很好的絕緣性，但當(dāng)外部電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到相當(dāng)大時(shí)，電介質(zhì)的導(dǎo)電能力會(huì)突然劇增，此時(shí)電介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，帶電粒子在躍遷、碰撞、復(fù)合中產(chǎn)生大量的載流子并向外輻射能量，宏觀上電介質(zhì)已經(jīng)由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，即電介質(zhì)被擊穿。不同的電介質(zhì)因?yàn)榫酆蠣顟B(tài)不一樣，表現(xiàn)出的絕緣性能有所差別，其擊穿場(chǎng)強(qiáng)和擊穿過(guò)程也有所不同。一般而言氣體介質(zhì)、液體介質(zhì)和固體介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)依次增大。
對(duì)于氣體介質(zhì)而言，在常溫、常壓下因缺少導(dǎo)電載流子而表現(xiàn)出良好的絕緣性。但在光、熱，電的環(huán)境之下，由于光電離、熱電離、碰撞電離以及分級(jí)電離等作用，其絕緣性能會(huì)發(fā)生變化，電子獲得足夠的能量脫離原子核束縛成為自由電子，原子核因缺少電子導(dǎo)致空穴的產(chǎn)生形成正離子。這些自由電子和正離子一起組成載流子在外電場(chǎng)的作用下定向遷移使得氣體介質(zhì)產(chǎn)生一定程度的電導(dǎo)。電場(chǎng)強(qiáng)度很小時(shí)，氣體的電流密度與所加的電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，氣體導(dǎo)電遵守歐姆定律；增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度，氣體電流也隨之增加，但仍然表現(xiàn)出很好的絕緣性；當(dāng)外加電場(chǎng)強(qiáng)度增加到一定值時(shí)，氣體所產(chǎn)生的新載流子在電場(chǎng)作用下迅速跑到電極附近進(jìn)行復(fù)合，因?yàn)槿鄙俑嗟妮d流子參與導(dǎo)電，電流將出現(xiàn)飽和，在一定范圍內(nèi)增加場(chǎng)強(qiáng)，電流不再增大，絕緣性能也不會(huì)遭到破壞；繼續(xù)增加電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某一值(擊穿場(chǎng)強(qiáng))，氣體電流不再穩(wěn)定，而是急劇上升，這是由于氣體中的導(dǎo)電載流子特別是自由電子受到電場(chǎng)的作用而加速，得到足夠的能量，遷移的過(guò)程中與氣體的其它分子發(fā)生碰撞并致使后者電離，產(chǎn)生更多的載流子參與導(dǎo)電，電流在這種連鎖反應(yīng)效應(yīng)下急劇增加，最后導(dǎo)致氣體被擊穿。氣體被擊穿導(dǎo)電的現(xiàn)象被稱為氣體放電，放電時(shí)除電流激增之外，通常還伴隨熱、光等現(xiàn)象。氣體放電主要分為輝光放電、電弧放電和電暈放電三種。
液體擊穿理論觀點(diǎn)概括分為電子碰撞電離和氣泡擊穿兩類。在熱發(fā)射或陰極輻射等作用下，液體電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一些初始電子。當(dāng)液體處于高壓電場(chǎng)環(huán)境時(shí)，這些電子在電場(chǎng)中獲得能量被加速，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與液體分子發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)把能量傳給液體分子。當(dāng)電場(chǎng)不是很大時(shí)，液體介質(zhì)的絕緣性能不會(huì)受到影響；但當(dāng)電場(chǎng)足夠大時(shí)，即滿足由于電場(chǎng)的作用使得在碰撞中電子給液體分子的能量足以讓液體分子電離，而且電子在相鄰兩次碰撞間從電場(chǎng)中獲得的能量大于液體分子電離所需能量的條件時(shí)，電子數(shù)目因?yàn)榕鲎?、電離迅速增加，產(chǎn)生倍增效應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致液體電介質(zhì)被擊穿。氣泡擊穿理論則是指：在電場(chǎng)的作用下，電子加速獲得能量與液體分子碰撞，碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的能量致使液體的溫度升高而分解產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生的氣體形成氣泡在電場(chǎng)的作用下電離產(chǎn)生高能量電子并伴隨能量的釋放，這將會(huì)促使氣體體積膨脹，液體分子進(jìn)一步分解產(chǎn)生氣體，氣泡因此不斷擴(kuò)大并最終導(dǎo)致液體介質(zhì)被擊穿。液體介質(zhì)被擊穿，往往會(huì)伴隨能量的釋放并有新的生成物出現(xiàn)。
固體介質(zhì)不容易被擊穿，但在強(qiáng)電場(chǎng)的環(huán)境下，固體介質(zhì)的導(dǎo)帶可能因熱發(fā)射或者場(chǎng)致發(fā)射而產(chǎn)生一些導(dǎo)電電子，這些導(dǎo)電電子在電場(chǎng)作用下加速運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與晶格相互作用并把電場(chǎng)能量傳遞給晶格，晶格因?yàn)楂@得能量而產(chǎn)生振動(dòng)。如果電子從電場(chǎng)中獲得的能量大于傳遞給晶格振動(dòng)的能量，電子的動(dòng)能就會(huì)越來(lái)越大。當(dāng)電子的動(dòng)能大到一定值時(shí)，電子與晶格振動(dòng)的相互作用會(huì)激發(fā)晶格電離，產(chǎn)生新的導(dǎo)電電子，電子數(shù)目在短時(shí)間內(nèi)迅速增加，固體介質(zhì)因?yàn)殡娮訑?shù)目的倍增效應(yīng)很容易被擊穿。此外，如果固體介質(zhì)中的產(chǎn)生的熱量來(lái)不及散失將會(huì)引起局部區(qū)域溫度不斷升高，同樣會(huì)導(dǎo)致固體介質(zhì)被擊穿。
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