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什么是電擊穿？
日期：2020-08-14瀏覽：2822次
固體介質的電擊穿理論是在氣體放電的碰撞電離理論基礎上建立的。在20世紀30年代，希伯爾(Hppel)和弗羅利赫(Frolich)等人，在固體物理學基礎上用量子力學為工具，逐步發(fā)展建立了固體介質電擊穿的碰撞電離理論，其主要內(nèi)容為：在強電場下固體導帶中可能因冷發(fā)射或熱發(fā)射而存在一些電子，這些電子一面在外電場作用下被加速獲得動能，一面與晶格振動相互作用而加劇晶格振動，把電場的能量傳遞給晶格，當這兩方面在一定溫度和場強下平衡時，固體介質有穩(wěn)定的電導，但當電子從電場中得到的能量大于損失給晶格振動的能量時，電子的動能就越來越大，直至電子與晶格的相互作用增強到能電離產(chǎn)生新電子，自由電子數(shù)迅速增加，電導不斷增大，導致電擊穿開始發(fā)生。
按擊穿發(fā)生的判定條件不同，電擊穿理論可分為：“本征電擊穿理論”(以碰撞電離開始作為擊穿判據(jù))和“雪崩電擊穿理論”(以碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù)倍增到一定數(shù)值而足以破壞介質絕緣狀態(tài)作為擊穿判據(jù))。
本征電擊穿理論認為：電子從電場中獲得能量的速率與電場強度E和電子能量E0有關，可表示為A(E，E0)；而電子損失給晶格能量的速率與晶格溫度T和電子能量E0有關，可表示為B(T，E0)，電子獲得和失去能量的速率相等時達到平衡狀態(tài)，此時
A(E , E0)=B(T , Eo) (4.2-77)
當電場上升到使平衡破壞時，碰撞電離過程便立即發(fā)生，所以使式(4.2-77)成立的大場強就是碰撞電離開始發(fā)生的起始場強，把這一場強作為介質擊穿場強的理論即為本征電擊穿理論。
雪崩電擊穿理論有兩類：一類是福蘭茲(Frantz)提出的以隧道電流在強電場下增長導致介質溫升達到一定溫度作為介質隧道擊穿的判據(jù)，而在工程實際中常以電流隨電壓的相對變化率
本征電擊穿和“雪崩”電擊穿一般很難區(qū)分，但理論上，它們的關系是明顯的：本征電擊穿理論中增加導電電子是繼穩(wěn)態(tài)破壞后突然發(fā)生的，而“雪崩”電擊穿是考慮到高場強時，導電電子倍增過程逐漸達到難以忍受的程度，終介質晶格破壞。
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