ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ...........................................................................................................................................		3
ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................................................		4
Часть I. ПРОБОЙ ГАЗОВ ............................................................................................................................		7
Глава 1. Электронные и ионные процессы в газовом разряде..............................................................		9
1.1. Законы сохранения энергии при столкновении атомных частиц..............................................		9
1.2. Интегральные характеристики столкновения...........................................................................		10
1.3. Энергия взаимодействия атомных частиц.................................................................................		12
1.4. Подвижность заряженных частиц..............................................................................................		13
1.5. Диффузия заряженных частиц....................................................................................................		15
1.6. Возбуждение и ионизация атомов и молекул ...........................................................................		17
1.7. Термическая ионизация...............................................................................................................		20
1.8. О возможности ионизации газа ионами.....................................................................................		21
1.9. Рекомбинация заряженных частиц.............................................................................................		22
1.10. Термоэлектронная, автоэлектронная, взрывная эмиссия. Фотоэффект на катоде...............		24
1.11. Элементы кинетического уравнения для электронов.............................................................		27
Глава 2. Теория пробоя Таунсенда........................................................................................................		29
2.1. Первый коэффициент Таунсенда ...............................................................................................		29
2.2. Прилипание электронов к атомам и молекулам.
Отрыв электронов от отрицательных ионов....................................................................................		31
2.3. Второй коэффициент Таунсенда................................................................................................		31
2.4. Электронная лавина.....................................................................................................................		33
2.5. Условие самостоятельности разряда. Закон Пашена................................................................		34
2.6. Отступления от закона Пашена..................................................................................................		37
2.7. Время разряда...............................................................................................................................		44
Глава 3. Пробой газа в различных частотных диапазонах..................................................................		48
3.1. СВЧ-пробой..................................................................................................................................		48
3.2. ВЧ-пробой ....................................................................................................................................		52
3.3. Оптический пробой.....................................................................................................................		53
Глава 4. Искровой разряд в газах..........................................................................................................		57
4.1. Наблюдения за развитием разряда в ионизационной камере..................................................		57
4.2. Схемы развития лавинно-стримерных процессов....................................................................		59
4.3. Граница таунсендовского и стримерного разрядов..................................................................		63
4.4. Пробой газов в наносекундном диапазоне времени.................................................................		65
4.5. Длинная искра, разряд в виде молнии .......................................................................................		67
4.6. Главный разряд............................................................................................................................		70
Глава 5. Самостоятельные разряды в газах..........................................................................................		72
5.1. Тихий разряд................................................................................................................................		72
5.2. Тлеющий разряд...........................................................................................................................		72
5.3. Дуговой разряд.............................................................................................................................		75
5.4. Коронный разряд.........................................................................................................................		78
5.5. Разряд по поверхности твердого диэлектрика..........................................................................		81
5.6. Зависимость пробивного напряжения газа от межэлектродного расстояния ........................		84
Список литературы к разделу «Пробой газов» ....................................................................................		89
Часть II. ПРОБОЙ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ ..................................................................................		91
Глава 1. Тепловой пробой твердых диэлектриков...............................................................................		92
1.1. Теория теплового пробоя Вагнера .............................................................................................		92
1.2. Другие теории теплового пробоя...............................................................................................		94
Глава. 2. Классические теории электрического пробоя....................................................................		103
2.1. Теория Роговского. Разрыв ионной кристаллической решетки............................................		104
2.2. Разрыв твердого диэлектрика по микротрещине.	Теория Горовица..........	106
2.3. Теория А. Ф. Иоффе..................................................................................................................		107
2.4. Теория А.А. Смурова. Теория электростатической ионизации.............................................		109
Глава 3. Квантово-механические теории электрического пробоя неударным механизмом..........		111
3.1. Теория Зинера. Теория безэлектродного пробоя....................................................................		111
3.2. Теория Фаулера. Пробой электродного происхождения .......................................................		114
3.3. Теория Я.И. Френкеля. Теория термической ионизации.......................................................		116
		239

Глава 4. Теории пробоя твердых диэлектриков вследствие ударной ионизации электронами ....	119
4.1. Теории Хиппеля и Фрелиха......................................................................................................	119
4.2. Теории пробоя, основанные на решении кинетического уравнения. Теория Чуенкова.....	122
4.3. Некоторые замечания по теориям пробоя, основанных на
рассмотрении механизма ударной ионизации электронами .......................................................	126
Глава 5. Экспериментальные данные, укладывающиеся в представления
о пробое твердых диэлектриков ударной ионизацией электронами...........................................	128
5.1. Стадии пробоя твердых диэлектриков ....................................................................................	128
5.2. Развитие разряда в однородном и неоднородном полях в твердых диэлектриках..............	130
5.3. Эффект полярности при пробое в неоднородном электрическом поле................................	132
5.4. Влияние материала электродов на пробой твердых диэлектриков.......................................	133
5.5. Зависимость времени разряда от толщины диэлектрика.
Формирование многолавинно-стримерного механизма разряда.................................................	134
Глава 6. Процессы, наблюдаемые в диэлектриках в области
сверхсильных электрических полей...............................................................................................	138
6.1. Электрическое упрочнение.......................................................................................................	138
6.2. Электронные токи в микронных слоях ЩГК в сильных электрических полях..................	139
6.3. Свечение в микронных слоях ЩГК.........................................................................................	141
6.4. Дислокации и трещины в ЩГК перед пробоем......................................................................	143
Глава 7. Другие теории пробоя твердых диэлектриков....................................................................	145

7.1.Связь электрической прочности щелочно-галоидных кристаллов с их характеристиками145

7.2.Энергетический анализ электрической прочности

твердых диэлектриков по теории Ю.Н. Вершинина.....................................................................	147
7.3. Электронно-тепловые и детонационные процессы при электрическом
пробое твердых диэлектриков согласно теории Ю.Н. Вершинина..............................................	151
7.4. Термофлуктуационная теория разрушения твердых диэлектриков
электрическим полем В.С. Дмитревского......................................................................................	159
7.5. Особенности пробоя полимерных диэлектриков.
Теория электрического пробоя Артбауэра.....................................................................................	162
7.6. Теория электромеханического пробоя Старка и Гартона......................................................	166
Глава 8. Некоторые особенности и закономерности
электрического пробоя твердых диэлектриков.............................................................................	168
8.1. Статистический характер пробоя твердых диэлектриков......................................................	168
8.2. Минимальное пробивное напряжение.....................................................................................	170
8.3. Неполный пробой и последовательный пробой.....................................................................	171
8.4. Кристаллографические эффекты при пробое кристаллов .....................................................	173
8.5. Зависимость электрической прочности от температуры.......................................................	174
8.6. Зависимость электрической прочности от времени воздействия напряжения....................	176
8.7. Пробой диэлектрических пленок.............................................................................................	177
8.8. Формованные системы металл–диэлектрик–металл (МДМ).................................................	182
8.9. Заключение по механизму электрического пробоя твердых диэлектриков.........................	185
Глава 9. Электрохимический пробой .................................................................................................	188
9.1. Электрическое старение органической изоляции...................................................................	188
9.2. Кратковременное пробивное напряжение...............................................................................	194
9.3. Старение бумажной изоляции..................................................................................................	194
9.4. Старение неорганических диэлектриков.................................................................................	195
Список литературы к разделу «Пробой твердых диэлектриков» ....................................................	198
Часть III. ПРОБОЙ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ................................................................................	201
Глава 1. Пробой жидкостей высокой степени очистки.....................................................................	202
1.1. Проводимость жидких диэлектриков......................................................................................	202
1.2. Пробой жидкостей вследствие ударной ионизации электронами.........................................	205
1.3. Пробой жидкостей неударным механизмом...........................................................................	210
Глава 2. Пробой жидких диэлектриков технической очистки.........................................................	214
2.1. Влияние влаги............................................................................................................................	214
2.2. Влияние механических загрязнений........................................................................................	218
2.3. Влияние газовых пузырьков...................................................................................................	220
2.4. Теории теплового пробоя жидких диэлектриков ...................................................................	222
2.5. Вольтолизационная теория пробоя жидких диэлектриков....................................................	223

240

2.6. Влияние формы и размеров электродов, их материала, состояния поверхности и расстояния
между ними на пробой жидкостей..................................................................................................	227
2.7. Развитие разряда и импульсный пробой в жидкостях............................................................	228
2.8. Влияние ультразвука на электрическую прочность...............................................................	233
2.9. Внедрение разряда в твердый диэлектрик, погруженный в изолирующую жидкость........	235
Список литературы к разделу «Пробой жидких диэлектриков»......................................................	237
ОГЛАВЛЕНИЕ .........................................................................................................................................	239

241

Григорий Абрамович Воробьев, Юрий Петрович Похолков, Юрий Дмитриевич Королев, Валерий Иванович Меркулов

Физика диэлектриков

(область сильных полей)

Учебное пособие

Научный редактор
Доктор физ-мат наук,
профессор	Ю.М. Анненков
Редактор	О.Н. Свинцова

Подписано к печати 15.12.2003. Формат 60х84/16. Бумага офсетная.

Печать RISO. Усл. печ. 14,19. Уч.-изд. л. 12,84.

Тираж 200 экз. Заказ . Цена С. 13. Издательство ТПУ. 634050, Томск, пр.Ленина, 30.

242