電絕緣涂料

電絕緣體在某些外界條件，如加熱、加高壓等影響下，會(huì)被“擊穿”，而轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體。在未被擊穿之前，電絕緣體也不是絕對(duì)不導(dǎo)電的物體。如果在絕緣材料兩端施加電壓，材料中將會(huì)出現(xiàn)微弱的電流。

絕緣材料中通常只有微量的自由電子，在未被擊穿前參加導(dǎo)電的帶電粒子主要是由熱運(yùn)動(dòng)而離解出來(lái)的本征離子和雜質(zhì)粒子。電絕緣體的電學(xué)性質(zhì)反映在電導(dǎo)、極化、損耗和擊穿等過(guò)程中。

電絕緣體導(dǎo)電

電絕緣體是不存在電導(dǎo)的物質(zhì)。電子能帶理論指出，固體中的電子僅允許存在于一定的能量狀態(tài)，這些能量狀態(tài)形成彼此分離的能帶。電子趨向于先占據(jù)能量最低的能帶，在絕對(duì)零度能夠被填滿的能量最高的能帶叫做價(jià)帶，價(jià)帶之上的能帶叫做導(dǎo)帶，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的空隙叫做能隙。在絕對(duì)零度以上，價(jià)帶電子部分被激發(fā)而躍遷至導(dǎo)帶，成為導(dǎo)帶電子，并在價(jià)帶留下空穴。根據(jù)能帶理論，被電子填滿的能帶或空的能帶對(duì)電導(dǎo)沒(méi)有貢獻(xiàn)，電導(dǎo)僅來(lái)源于半滿的能帶，導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴合稱載流子。金屬的導(dǎo)帶被部分填充，因而有好的電導(dǎo)。對(duì)于半導(dǎo)體和電絕緣體，在絕度零度下價(jià)帶被填滿，而導(dǎo)帶沒(méi)有電子。在常溫下，半導(dǎo)體由于能隙較小，可以通過(guò)熱激發(fā)而形成電子空穴對(duì)，因而具有一定的電導(dǎo)。相反，絕大多數(shù)電絕緣體通常具有非常大的帶隙寬度，價(jià)帶電子很難被激發(fā)至導(dǎo)帶，因此電絕緣體的載流子濃度極低，相應(yīng)地電導(dǎo)也極低，或者說(shuō)這種材料絕緣。

對(duì)于電絕緣體，總存在一個(gè)擊穿電壓，這個(gè)電壓能給予價(jià)帶電子足夠的能量，將其激發(fā)到導(dǎo)帶。一旦超過(guò)了擊穿電壓，這種材料就不再絕緣了。然而，擊穿通常伴隨著破壞材料絕緣性的物理或化學(xué)變化。

以上討論僅涉及電子導(dǎo)電。除了不存在電子導(dǎo)電，電絕緣體中也不能有其他移動(dòng)電荷帶來(lái)的電導(dǎo)。例如，如果液體或氣體中有離子存在，離子可以定向移動(dòng)形成電流，因而這種材料是導(dǎo)體。電解液或等離子體都是導(dǎo)體，不管有沒(méi)有電子的流動(dòng)存在。

電絕緣體擊穿

電絕緣體都會(huì)受到電擊穿的影響。當(dāng)外加電場(chǎng)超過(guò)某個(gè)閾值，（這個(gè)閾值與材料的能隙寬度成正比），電絕緣體將突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體，并可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果。在電擊穿過(guò)程中，自由電子被強(qiáng)電場(chǎng)加速到足夠高的速度，這些高速電子與束縛電子撞擊，能使束縛電子脫離原子的束縛（電離）。新的自由電子又能被加速并撞擊其他原子，產(chǎn)生更多的自由電子，形成一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。很快電絕緣體中將會(huì)充滿可移動(dòng)的載流子，因此其電阻將降至一個(gè)很低的水平。在空氣中，電暈放電是高電壓導(dǎo)體附近的正常電流；電弧放電是非正常，不希望見到的電流。相似地，擊穿可以發(fā)生在任何電絕緣體，甚至是固體中。甚至連真空都存在某種形式的擊穿，但這種擊穿或稱真空電弧與電極表面的電子發(fā)射有關(guān)，而不是由真空本身產(chǎn)生的。2100433B

對(duì)于直流電來(lái)說(shuō)，由于高聚物內(nèi)部一般沒(méi)有自由電子和離子(或只有很少的自由電子或離子)，絕大多數(shù)具有較好的電絕緣性，且差別甚微。但對(duì)交流電而言，極性高聚物由于極性基團(tuán)或極性鏈節(jié)會(huì)隨著交變電場(chǎng)的方向發(fā)生周期性的取向而可以導(dǎo)電。 這就是說(shuō)，高聚物的電絕緣性與其極性有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，高聚物的極性越小，則其電絕緣性越好。

電絕緣體是指在通常情況下不傳導(dǎo)電流的物質(zhì)。又稱電介質(zhì)。電絕緣體的特點(diǎn)是分子中正負(fù)電荷束縛得很緊，可以自由移動(dòng)的帶電粒子極少，其電阻率很大，約為10～10歐姆 ·米，所以一般情況下可以忽略在外電場(chǎng)作用下自由電荷移動(dòng)所形成的宏觀電流，而認(rèn)為是不導(dǎo)電的物質(zhì)。電絕緣體可分為氣態(tài)(如氫、氧、氮及一切在非電離狀態(tài)下的氣體)、液態(tài)(如純水、油、漆及有機(jī)酸等)和固態(tài)(如玻璃、陶瓷、橡膠、紙、石英等)三類。固態(tài)的電絕緣體又分為晶體和非晶體兩種。實(shí)際的電絕緣體并不是完全不導(dǎo)電的，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，電絕緣體內(nèi)部的正負(fù)電荷將會(huì)掙脫束縛，而成為自由電荷，絕緣性能遭到破壞，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的擊穿。電介質(zhì)材料所能承受的最大電場(chǎng)強(qiáng)度稱為擊穿場(chǎng)強(qiáng)。在電絕緣體中，存在著束縛電荷，在外電場(chǎng)作用下，這種電荷將作微觀位移，從而產(chǎn)生極化電荷，就是所謂電介質(zhì)的極化。電介質(zhì)按其物理性能可分為各向同性電介質(zhì)和各向異性電介質(zhì)兩種。就極化機(jī)制可分為無(wú)極分子和有極分子兩種。電絕緣體在工程上大量用作電氣絕緣材料、電容器的介質(zhì)和特殊的電介質(zhì)器件如壓電晶體等。

電絕緣體的傳導(dǎo)性決定于物質(zhì)中電子的行為。晶體中的電子行為取決于能帶結(jié)構(gòu)。導(dǎo)帶全空，價(jià)帶全滿的物質(zhì)即為電絕緣體，導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)哪芰坎?帶隙)很大時(shí)，在通常的電場(chǎng)下不導(dǎo)電。對(duì)于能隙較小的物質(zhì)，在溫度較低時(shí)雖為電絕緣體，但溫度升高時(shí)，價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，也會(huì)導(dǎo)電。另外，帶隙中的雜質(zhì)能級(jí)上的電子或空穴激發(fā)到導(dǎo)帶或價(jià)帶時(shí)，也會(huì)導(dǎo)電。這兩種情況的物質(zhì)通常稱為半導(dǎo)體。當(dāng)用能量大于帶隙的光照射電絕緣體時(shí)，價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，在價(jià)帶留下空穴，這二者都可導(dǎo)電，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)。大多數(shù)電絕緣體都有極化性質(zhì)，因此電絕緣體有時(shí)也稱為電介質(zhì)。電絕緣體在一般電壓下是絕緣的，當(dāng)電壓增加到一定限度時(shí)，將發(fā)生介電擊穿，絕緣狀態(tài)破壞。

傳導(dǎo)性決定于物質(zhì)中電子的行為。晶體中的電子行為取決于能帶結(jié)構(gòu)。導(dǎo)帶全空，價(jià)帶全滿的物質(zhì)即為電絕緣體，導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)哪芰坎?帶隙)很大時(shí)，在通常的電場(chǎng)下不導(dǎo)電。對(duì)于能隙較小的物質(zhì)，在溫度較低時(shí)雖為電電絕緣體，但溫度升高時(shí)，價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，也會(huì)導(dǎo)電。另外，帶隙中的雜質(zhì)能級(jí)上的電子或空穴激發(fā)到導(dǎo)帶或價(jià)帶時(shí)，也會(huì)導(dǎo)電。