擊穿

在電場作用下絕緣物內部產生破壞性的放電，絕緣電阻下降，電流增大，併產生破壞和穿孔的現象。電工設備中引起事故的重要原因。其發生時的電壓稱“擊穿電壓”，它的數值與材料的種類、厚度及使用環境有關。 ^[1] 

電介質在足夠高的電場強度作用下瞬間(10～10s)失去介電功能的現象。是電介質擊穿形式之一。在電場作用下，電介質內少量自由電子動能增大，當電場強度足夠大時，自由電子不斷撞擊介質內的離子，並把能量傳遞給離子使之電離，從而產生新的次級電子，這些次級電子在電場中獲得能量而加速運動，又撞擊並電離更多的離子，產生更多的次級電子，如此連鎖反應，如同雪崩，產生“電子潮”，使貫穿介質的電流迅速增大，導致擊穿。 ^[2] 

在電場作用下，固體電介質因內部熱量積累、温度過高而導致，由絕緣狀態突變為良導電狀態的過程。 ^[3] 

實際絕緣結構中，除了導體中電流產生的熱量將傳送給固體電介質外，在電場作用下，固體電介質本身也將因漏導和極化而發熱。與此同時，固體電介質也要向四周散發熱量，若發熱量超過散熱量，則固體電介質的温度將上升。由於固體電介質的損耗隨温度上升而增加，因此發熱量也隨之增加。相應地，散熱量也隨固體電介質與周圍環境温差的增加而增加。若在固體電介質能耐受的温度下，發熱量與散熱量相等，則建立起了熱平衡，固體電介質正常工作；若發熱量始終大於散熱量，則固體電介質的温度不斷上升，最終固體電介質發生炭化、熔化或開裂等現象，喪失絕緣性能，發生熱擊穿 ^[3]  。

由於強激光場的作用使透明介質中發生各種損傷，光擊穿是指強激光引起雪崩電離導致擊穿引起的損傷，它區別於激光直接加熱引起的損傷，後者稱為熱擊穿。

固體中的光擊穿的物理機制為： 固體中有少量準自由電子（熱激發到導帶上的電子，或由於多光子光致電離產生的電子），在激光場中這些電子獲得能量，在與原子碰撞時使後者電離； 多次重複此過程，電子快速倍增，由於雪崩電離形成等離子體；等離子體加熱和膨脹形成衝擊波導致固體局部損傷，表現為漏斗狀的損傷徑跡(如為夾雜物引起的則為球狀)。 ^[4] 

使電介質擊穿的電壓，電介質在足夠強的電場作用下將失去其介電性能成為導體，稱為電介質擊穿，所對應的電壓稱為擊穿電壓。電介質擊穿時的電場強度叫擊穿場強。不同電介質在相同温度下，其擊穿場強不同。當電容器介質和兩極板的距離d一定後，由U1-U2=Ed知，擊穿場強決定了擊穿電壓。擊穿場強通常又稱為電介質的介電強度。提高電容器的耐壓能力起關鍵作用的是電介質的介電強度。附表為各種電介質的相對介電常量εr和介電強度。 ^[5] 

影響擊穿電壓的因素主要有：

(1) 電極的形狀 ，電極的曲率半徑越小，擊穿電壓越低，越容易放電。

(2)電極的極性，棒狀電極對平板電極放電時，當棒狀電極帶負電時，擊穿較困難，擊穿電壓高，帶正電時，擊穿電壓較低，容易發生擊穿。

(3)氣體的壓強降低或温度升高時，由於電子動能變大，擊穿電壓降低，容易發生火花放電。

(4) 濕度增加可使擊穿電壓下降。

(5) 電壓的作用時間很短時，擊穿電壓較高。擊穿電壓越低，越容易發生火花放電，越容易成為可燃物的點火源。 ^[6]