Пробой диэлектриков
Под пробоем диэл-ов понимают потерю ими диэлект-их св-в. Принято различать напряжение пробоя (Uпр) и электрическую прочность (Епр).
Напр-ие пробоя это то напр-ие, при котором резко снижается удельное сопрот-ие материала изделия. Рабочее напр-ие должно быть ниже напр-ия пробоя в 2,5 – 4 раза. Электр-ой прочностью называют напряж-ть электр-ого поля, при которой происходит пробой. В однородном поле электр-ая прочность определяется как отношение напр-ия пробоя к толщине материала. В неоднородных полях под Епр понимают среднюю напряж-сть электрич-ого поля.
В твердых диэлект-ах после пробоя нередко остается прожженное отверстие, вокруг которого наблюдается область частичного разложения и оплавления материала. При повторном приложении электр-ого поля пробой в этой области наблюдается при меньшей напряж-сти поля. Поэтому пробой изоляции из твердых диэлект-ов проводит к выходу электр-ой машины или аппарата из строя. Высокая подвижность молекул жидких и газообразных диэлект-ов приводит к восстановлению св-в изоляции после пробоя. В этом смысле газообразные или жидкие диэлект-ки надежнее, чем твердые, хотя их электропроч-ть ниже.
Причины пробоя различных диэлектр-ов определ-ся как природой материала, так и конструкцией изоляторов и условиями их работы. Различают три основных вида пробоя: электрический, электротепловой и электрохимический.
Электр-ий пробой развивается практически мгновенно при достижении напряж-сти поля равной электропроч-ти диэлек-ка. Обычно электрич-ий пробой наблюдается в газах, но может развиваться и в твердых и в жидких диэлект-ах.
Кристаллическая структура твердых тел
При невысокой энергии системы ионы наход-ся в потенц-ых ямах (см. рис.1б, и располож-ие ионов становтся упорядоч-ым. Упорядоч-ое расположение атомов принято называть кристал-ой реш-ой. Для описания кристал-их реш-к удобно воспользоваться понятием элемент-ая ячейка кристалла минимальный объем кристалла, полностью сохраняющий все его св-ва. При трансляции (параллельном перемещении) элемен-ой ячейки можно заполнить сколь угодно большой кристалл.
Элементарная решетка алмаза.
У элементов 4 группы
ковалентная насыщенная и направл-ая
связь, и у каждого атома 4 соседа. Число
ближайших соседей принято наз-ть
координац-ым числом. Элемент-ую решетку
можно представить в виде тетраэдра с
одним атомом в центре и 4-мя атомами по
вершинам тетраэдра. Кристал-ую реш-ку
с такой элемент-ой ячейкой имеют
элемент-ый кремний, германий, углерод
в модификации алмаза. Этот тип
кристаллической решетки принято называть
решеткой алмаза.
При образовании ионной связи кристал-ие реш-ки получаются более компакными, координац-ое число достигает 6. Это связано с тем, что ионная связь не насыщена, хотя и направленна. Типичным представителем вещ-в с таким видом связи явл-ся соединение NaCl; кристал-ую решетку такого соединения можно представить в виде примитивного куба, в вершинах которого расположены ионы хлора и натрия.
При образ-ии метал-ой связи кристал-ие реш-ки становятся еще более компактными. Координац-ые числа достигают значений 8 и 12. В металлических материалах, как правило, формируются три типа кристаллических решеток: объемноцентрированная кубическая (ОЦК), гранецентрированная кубическая (ГЦК) и гексагональная плотноупакованная (ГП).
ОЦК решетку имеют такие металлы, как вольфрам, молибден, ниобий, низкотемпературные модификации железа, титана, щелочные металлы и ряд других металлов. Серебро, медь, алюминий, никель, высокотемпературная модификация железа и ряд других металлов имеют ГЦК решетку. ГП решетка у магния, цинка, кадмия, высокотемпер-ой модификации титана. Важно, что металлы с плотноуп-ой решеткой, как правило, обладают большей проводимостью, чем металлы с менее плотноупакованной ОЦК решеткой. Это связано с тем, что у металлов с плотноупак-ой реш-ой повышена плотность электронного газа, а , повышена концентрация основных носителей заряда – свободных электронов.