绝缘体（电介质）在高电压下为什么会击穿？

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绝缘体（电介质）在高电压下为什么会击穿？

查字典物理网 2012-12-29

金属导体中有大量自由电子，当有外加电场时，这些自由电子除了原有的热运动外，受电场作用使其沿电场的反方向运动，形成电流。在电介质中，自由电子很少，在室温情况下，优良纯质的电介质1厘米³仅有1～100个自由电子。因此，在相同情况下，一块良好的电介质与金属比较，其电阻率可以相差10²⁰～10²⁵倍。但是，值得注意的是，在电介质中除了有自由电子运动所产生的电流外，还有由离子迁移所形成的电流。因为电介质的物质结构，并非都结合得那么“牢固”。例如氯化钠是由氯离子和钠离子结合而成的“离子式结构”的电介质。在这种离子式结构的电介质中，总有一些（虽是极少量的）离子的结合力较弱；而实用的绝缘材料，不论是离子式的或其他形式的结构，总不免含有杂质，杂质离子的结合就更弱了。这样，当电介质受到电场作用时，这些结合较弱的离子就会沿电场方向移动而形成电流。在一般的绝缘材料中，由离子迁移造成的电流常比电子电流大，占主要地位。由于这个原因，一般电介质的电阻率变化范围是很大的。

加在电介质上的电场高到一定程度（例如几十万伏／厘米）时，电介质中有少量的自由电子以巨大的速度运动，它们具有很大的动能，撞击到原子或分子时，就会使它们离子化（离子式结构的电介质则因直接受电场力作用或电子撞击而使离子间结合力减弱），因而造成新的更多的自由电子，这些电子又使其他原子离子化。这样像“雪崩”似的，自由电子在极短时间内剧增，最终将电介质的结构完全破坏，造成大量导电的通路──击穿。此时电介质就失去了绝缘性能。

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