電氣故障

由於原子間、分子間或離子間鍵的斷裂，在電子碰撞電離過程中發生的電介質擊穿過程稱為電擊穿。電氣故障的持續時間從幾納秒到幾十微秒不等。

根據其發生的情況，電氣損壞可能有害或有益。有用的電擊穿的一個例子是火花塞在內燃機汽缸工作區的放電。有害故障的一個示例是電源線上的絕緣體故障。

在電擊穿的瞬間，當施加高於臨界（高於擊穿電壓）的電壓時，固體、液體或氣體電介質（或半導體）中的電流急劇增加。這種現象可以持續很短的時間（納秒），也可以建立很長時間，就像電弧開始並繼續在氣體中燃燒一樣。

這種或那種電介質的電擊穿強度 Epr（介電強度）取決於電介質的內部結構，幾乎與溫度、樣品尺寸或施加電壓的頻率無關。因此，對於空氣，正常條件下的介電強度約為 30 kV / mm，對於固體電介質，該參數範圍為 100 至 1000 kV / mm，而對於液體，該參數僅為 100 kV / mm 左右。

結構元素（分子、離子、大分子等）越緻密，所考慮的電介質的擊穿強度就越低，因為電子的平均自由程變大，即電子獲得足夠的能量來電離電介質即使施加的電場強度較低，原子或分子也能被分解。

電介質中形成的電場的不均勻性，與固體電介質內部結構的不均勻性有關，強烈影響 這種電介質的介電強度…如果將結構不均勻的電介質引入等強度的電場中，則電介質內部的電場將是不均勻的。

擊穿強度值小於電介質本身的微裂紋、孔隙、外部夾雜物會在電介質內部的電場強度模式中產生不均勻性，這意味著電介質內部的局部區域將具有更高的強度。擊穿可能發生在電壓低於預期來自完全均勻的電介質。

多孔電介質的代表，如紙板、紙或漆布，以擊穿電壓特別低的指標而著稱，因為在它們的體積中形成的電場非常不均勻，這意味著局部區域的強度會更高和更高擊穿將發生在較低的電壓。以某種方式，在固體顆粒中，電擊穿可以通過三種機制進行，我們將在下面討論。

固體電擊穿的第一個機制是相同的內部擊穿，這與沿平均自由能路徑獲得電荷載流子有關，足以使氣體分子或晶格電離，從而增加電荷載流子的濃度。此處電荷的自由載流子形成雪崩，因此電流增加。

根據這種機制，電介質中發生的擊穿可以是體擊穿或表面擊穿。對於半導體，表面擊穿可能與所謂的絲狀效應有關。

當加熱半導體或電介質的晶格時，會發生第二種電擊穿機制，即熱擊穿。隨著溫度的升高，自由載流子更容易電離晶格原子；因此擊穿電壓降低。並且，加熱是由交變電場對電介質的作用引起的，還是僅僅由外部的熱傳遞引起的，並不那麼重要。

固體電擊穿的第三種機制是放電擊穿，這是由吸附在多孔材料中的氣體電離引起的。這種材料的一個例子是雲母。困在物質孔隙中的氣體首先被電離，發生氣體洩漏，然後導致基材孔隙表面的破壞。