Физика диэлектриков (область сильных полей), Воробьев Г.А., Похолков Ю.П., Королев Ю.Д., Меркулов В.И., 2003

Физика диэлектриков (область сильных полей), Воробьев Г.А., Похолков Ю.П., Королев Ю.Д., Меркулов В.И., 2003.
   В пособии изложены основные сведения по физике газового разряда, включая ВЧ-, СВЧ- и оптический пробой. Рассмотрены теоретические представления о механизме пробоя твердых и жидких диэлектриков, процессах их старения и представлены некоторые экспериментальные данные об особенностях их пробоя в зависимости от различных факторов. Пособие предназначено для студентов направления «Электротехника, электромеханика, электротехнологии» и может быть полезно специалистам, занимающимся проектированием высоковольтных конструкций.

ПРОБОЙ ГАЗОВ.
Если к газообразному диэлектрику приложить возрастающее напряжение и измерить протекающий через него ток. то его зависимость от величины напряжения может быть представлена вольт-амперной характеристикой (рис. 1.1) в координатах плотности тока j и напряженности электрического поля Е [1]. Как видно из рис. 1.1. в данной зависимости можно выделить четыре области. Здесь область «а» относится к закону Ома. область «в» - к насыщению тока. Обе области составляют область слабых полей.
В области «с» наблюдается резкое возрастание плотности тока за счет развития ионизационных процессов в газе. т.е. это область ударной ионизации. Область «d» - область скачкообразного возрастания плотности тока. Здесь происходит пробой межэлектродного промежутка, который характеризуется сильным возрастанием плотности тока. Если плотность тока насыщения составляет 10-18А/см2. то при пробое плотность тока в газовом промежутке может составлять десятки и сотни А/см2 в зависимости от мощности источника питания и параметров разрядной цепи.
Как уже отмечалось, такое сильное возрастание плотности тока обусловлено развитием ионизационных процессов в газе, о которых речь будет идти ниже, а также эмиссией электронов с катода. Наряду с этим в разрядном промежутке происходят также деионизационные процессы (рекомбинация, диффузия), которые замедляют скорость нарастания разрядного тока и повышают электрическую прочность.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Часть I. ПРОБОЙ ГАЗОВ
Глава 1. Электронные и ионные процессы в газовом разряде
1.1. Законы сохранения энергии при столкновении атомных частиц
1.2. Интегральные характеристики столкновения
1.3. Энергия взаимодействия атомных частиц
1.4. Подвижность заряженных частиц
1.5. Диффузия заряженных частиц
1.6. Возбуждение и ионизация атомов и молекул
1.7. Термическая ионизация
1.8. О возможности ионизации газа ионами
1.9. Рекомбинация заряженных частиц
1.10. Термоэлектронная, автоэлектронная. взрывная эмиссия. Фотоэффект на катоде
1.11. Элементы кинетического уравнения для электронов
Глава 2. Теория пробоя Таунсенда
2.1. Первый коэффициент Таунсенда
2.2. Прилипание электронов к атомам и молекулам. Отрыв электронов от отрицательных ионов
2.3. Второй коэффициент Таунсенда
2.4. Электронная лавина
2.5. Условие самостоятельности разряда. Закон Пашена
2.6. Отступления от закона Пашена
2.7. Время разряда
Глава 3. Пробой газа в различных частотных диапазонах
3.1. СВЧ-пробой
3.2. ВЧ-пробой
3.3. Оптический пробой
Глава 4. Искровой разряд в газах
4.1. Наблюдения за развитием разряда в ионизационной камере
4.2. Схемы развития лавинно-стримерных процессов
4.3. Граница таунсендовского и стримерного разрядов
4.4. Пробой газов в наносекундном диапазоне времени
4.5. Длинная искра, разряд в виде молнии
4.6. Главный разряд
Глава 5. Самостоятельные разряды в газах
5.1. Тихий разряд
5.2. Тлеющий разряд
5.3. Дуговой разряд
5.4. Коронный разряд
5.5. Разряд по поверхности твердого диэлектрика
5.6. Зависимость пробивного напряжения газа от межэлектродного расстояния
Список литературы к разделу «Пробой газов»
Часть II. ПРОБОЙ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Глава 1. Тепловой пробой твердых диэлектриков
1.1. Теория теплового пробоя Вагнера
1.2. Другие теории теплового пробоя
Глава. 2. Классические теории электрического пробоя
2.1. Теория Роговского. Разрыв ионной кристаллической решетки
2.2. Разрыв твердого диэлектрика по микротрещине. Теория Горовица.
2.3. Теория А.Ф. Иоффе
2.4. Теория А.А. Смурова. Теория электростатической ионизации
Глава 3. Квантово-механические теории электрического пробоя неударным механизмом
3.1. Теория Зинера. Теория безэлектродного пробоя
3.2. Теория Фаулера. Пробой электродного происхождения
3.3. Теоиия Я.И. Фоенкеля. Теория термической ионизации
Глава 4. Теории пробоя твердых диэлектриков вследствие ударной ионизации электронами
4.1. Теории Хиппеля и Фрелиха
4.2. Теории пробоя, основанные на решении кинетического уравнения. Теория Чуенкова
4.3. Некоторые замечания по теориям пробоя, основанных на рассмотрении механизма ударной ионизации электронами
Глава 5. Экспериментальные данные, укладывающиеся в представления о пробое твердых диэлектриков ударной ионизацией электронами
5.1. Стадии пробоя твердых диэлектриков
5.2. Развитие разряда в однородном и неоднородном по.лях в твердых диэлектриках
5.3. Эффект полярности при пробое в неоднородном электрическом поле
5.4. Влияние материала электродов на пробой твердых диэлектриков
5.5. Зависимость времени разряда от толщины диэлектрика. Формирование многолавинно-стримерного механизма разряда
Глава 6. Процессы, наблюдаемые в диэлектриках в области сверхсильных электрических полей
6.1. Электрическое упрочнение
6.2. Электронные токи в микронных слоях ЩГК в сильных электрических полях
6.3. Свечение в микронных слоях ЩГК
6.4. Дислокации и трещины в ЩГК перед пробоем
Глава 7. Другие теории пробоя твердых диэлектриков
7.1. Связь электрической прочности щелочно-галоидных кристаллов с их характеристиками
7.2. Энергетический анализ электрической прочности твердых диэлектриков по теории Ю.Н. Вершинина
7.3. Электронно-тепловые и детонационные процессы при электрическом пробое твердых диэлектриков согласно теории Ю.Н. Вершинина
7.4. Термофлуктуационная теория разрушения твердых диэлектриков электрическим полем В.С. Дмитревского
7.5. Особенности пробоя полимерных диэлектриков. Теория электрического пробоя Артбауэра
7.6. Теория электромеханического пробоя Старка и Гартона
Глава 8. Некоторые особенности и закономерности электрического пробоя твердых диэлектриков
8.1. Статистический характер пробоя твердых диэлектриков
8.2. Минимальное пробивное напряжение
8.3. Неполный пробой и последовательный пробой
8.4. Кристаллографические эффекты при пробое кристаллов
8.5. Зависимость электрической прочности от температуры
8.6. Зависимость электрической прочности от времени воздействия напряжения
8.7. Пробой диэлектрических пленок
8.8. Формованные системы металл-диэлектрик-металл (МДМ)
8.9. Заключение по механизму электрического пробоя твердых диэлектриков
Глава 9. Электрохимический пробой
9.1. Электрическое старение органической изоляции
9.2. Кратковременное пробивное напряжение
9.3. Старение бумажной изоляции
9.4. Старение неорганических диэлектриков
Список литературы к разделу «Пробой твердых диэлектриков»
Часть III. ПРОБОЙ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Глава 1. Пробой жидкостей высокой степени очистки
1.1. Проводимость жидких диэлектриков
1.2. Пробой жидкостей вследствие ударной ионизации электронами
1.3. Пробой жидкостей неударным механизмом
Глава 2. Пробой жидких диэлектриков технической очистки
2.1. Влияние влаги
2.2. Влияние механических загрязнений
2.3. Влияние газовых пузырьков
2.4. Теории теплового пробоя жидких диэлектриков
2.5. Вольтолизационная теория пробоя жидких диэлектриков
2.6. Влияние формы и размеров электродов, их материала, состояния поверхности и расстояния между ними на пробой жидкостей
2.7. Развитие разряда и импульсный пробой в жидкостях
2.8. Влияние ультразвука на электрическую прочность
2.9. Внедрение разряда в твердый диэлектрик, погруженный в изолирующую жидкость
Список литературы к разделу «Пробой жидких диэлектриков»
ОГЛАВЛЕНИЕ.