Электрический пробой твердых диэлектриков

Электрический пробой твердых диэлектриков, как и пробой газов, связан с ускорением движения электронов под действием электрического поля. Электроны в твердых телах связаны с отдельными атомами или с группой атомов. В местах структурной неоднородности материала эта связь является наиболее слабой, кроме того в диэлектриках есть свободные электроны — электроны проводимости. Число свободных электронов характеризует ток проводимости (или сопротивление изоляции) при постоянном напряжении. При обычных температурах число свободных электронов незначительно. С повышением температуры и напряженности электрического поля растет проводимость и увеличивается энергия, передаваемая электронами кристаллической решетке материала, которая рассеивается в толще диэлектрика в виде тепла. Это вызывает непрерывный рост температуры и в конечном итоге приводит к пробою. Напряжение, при котором происходит пробой, характеризует электрическую прочность диэлектрика. Из изложенного следует, что электрический пробой твердых диэлектриков является результатом температурной неустойчивости электронов.
Следует отметить, что микроскопические дефекты мало снижают электрическую прочность, если основная структура материала не разрушена. Значительное снижение электрической прочности диэлектрика вызывается видимыми дефектами.
Пробивное напряжение растет пропорционально толщине диэлектрика. Закономерность эта нарушается в очень тонком слое: при толщине слоя диэлектрика в пределах микрона электрическая прочность возрастает.
Условия для электрического пробоя в неоднородном поле прежде всего возникают у электродов с большой кривизной, где начинается разрядный канал. По каналу высокая напряженность поля передается в вглубь промежутка, длина канала увеличивается и заканчивается пробоем диэлектрика. В твердой изоляции, так же как и в газовом промежутке, действует барьерный эффект. Для создания его в изоляции вблизи электрода с наибольшей кривизной закладывается барьер из тонкой высокопрочной пленки.
При импульсной подаче напряжения возможны частичные разряды, которые, разрушая часть изоляции, приводят к постепенному снижению электрической прочности изоляции в целом. Так, например, при приложении напряжения к листу кабельной бумаги в течение 5 мкс при первом импульсе пробой произошел при =400 кВ, при втором тоже при £7=400 кВ, при третьем при <7=350 кВ и при четвертом при 11=60 кВ. Пробой под действием ряда импульсов называется кумулятивным эффектом.