2014-02-02
704
Пробой предельно чистых
Пробой жидких диэлектриков
Механизм пробоя жидких диэлектриков определяется степенью их очистки, при это по степени очистки жидкие диэлектрики делятся на 3 группы:
1. предельно чистые жидкие диэлектрики;
2. очищенные, но не дегазированные жидкости;
3. технические жидкие диэлектрики, т.е. диэлектрики в состоянии твердом, жидком, газообразном.
Пробой происходит в связи с электронной теорией пробоя. Процесс разряда напоминает все этапы стримерного разряда, все зависимости электронной прочности от толщины, температуры, химического состава носят такой же характер как у газов. Вольтамперная характеристика в области 3 такая же как и у газов.
· Автоэлектронная эмиссия из катода.
· Процесс ударной ионизации.
При увеличении напряженности электрического поля до значений области 3 вольтамперной характеристики, кроме увеличения концентрации заряженных частиц, начинается холодная эмиссия электродов из катода, т.к. напряженность электрического поля в этой области весьма велики. При дальнейшем увеличении напряженности электрического поля электроны производят ударную ионизацию по типу распределению электронной лавины и образует объемный заряд, который искажает электрическое поле, уменьшая его у катода. В свою очередь это усилие вызывает увеличении эмиссии у катода, соответственно увеличивается число ионов, напряженность электрического поля у катода и ток протекающий между электродами. При некоторой напряженности электрического поля, когда поле настолько искажено, что вызывает лавинообразный процесс эмиссии, происходит пробой.
|
|
|
; 
. (1) 
. (2) 
; (3)
где h – толщина диэлектрика;
a1 – коэффициент ударной ионизации;
c - подвижность положительных ионов;
Eср – напряженность внешнего электрического поля;
jk – плотность тока у катода:
; (4) где величины a и b зависят от формы электродов.
Уравнение Фаулера – Наручейма: 
.
Определим условие пробоя графически.
При значении Eср1 в соответствии с уравнением (4) будет протекать ток катода jk, который вызовет образование объемного заряда и приведет к увеличению напряженности на DEk в соответствии с выражением (3) и в соответствии с выражением (4) вызовет уменьшение тока до jk2, но дальнейшее увеличение тока не произойдет, т.к. требуется увеличение Eср. пробой произойдет при некотором Eср2, которое вызовет протекание тока jk2 (автоэлектронная эмиссия). Протекание этого тока в соответствии с выражением (3) вызовет увеличение напряженности на DEk2 и соответственно приведет к увеличению тока до jk4. Дальнейший рост тока не требует увеличения Eср, т.к. рост тока не ограничен эмиссией электронов из катода и, таким образом пробивное напряжение определяется напряженностью внешнего поля с соответственно напряженностью электрического поля, когда будет достигнуто следующее соотношение:
|
|
|
. (5)
