ไฟฟ้าขัดข้อง
กระบวนการสลายตัวของไดอิเล็กตริกซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแตกตัวเป็นไอออนของอิเลคตรอนเนื่องจากการแตกของพันธะระหว่างอะตอม พันธะระหว่างโมเลกุล หรือพันธะระหว่างไอออน เรียกว่าการสลายทางไฟฟ้า ระยะเวลาของไฟฟ้าขัดข้องแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่นาโนวินาทีไปจนถึงหลายสิบไมโครวินาที
ความเสียหายทางไฟฟ้าอาจเป็นอันตรายหรือเป็นประโยชน์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ที่เกิดขึ้น ตัวอย่างของการสลายตัวทางไฟฟ้าที่มีประโยชน์คือการคายประจุของหัวเทียนในพื้นที่ทำงานของกระบอกสูบเครื่องยนต์สันดาปภายใน ตัวอย่างของความล้มเหลวที่เป็นอันตรายคือความล้มเหลวของฉนวนบนสายไฟ
ในช่วงเวลาของการพังทลายของไฟฟ้า เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าเหนือวิกฤต (เหนือแรงดันพังทลาย) กระแสในไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ (หรือสารกึ่งตัวนำ) จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ปรากฏการณ์นี้สามารถคงอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ (นาโนวินาที) หรือเกิดขึ้นเป็นเวลานาน เช่นเดียวกับที่ส่วนโค้งเริ่มขึ้นและยังคงเผาไหม้ในก๊าซ
ความแรงของการสลายตัวทางไฟฟ้า Epr (ความเป็นฉนวน) ของสิ่งนี้หรืออิเล็กทริกนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในของไดอิเล็กตริก และแทบไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ ขนาดของตัวอย่าง หรือความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ดังนั้นสำหรับอากาศ ความเป็นฉนวนภายใต้สภาวะปกติคือประมาณ 30 kV / mm สำหรับไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็ง พารามิเตอร์นี้อยู่ในช่วงตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 kV / mm ในขณะที่ของเหลวจะอยู่ที่ประมาณ 100 kV / mm เท่านั้น
ยิ่งองค์ประกอบโครงสร้าง (โมเลกุล ไอออน โมเลกุลขนาดใหญ่ ฯลฯ) มีความหนาแน่นมากเท่าใด ความแข็งแรงของการสลายตัวของไดอิเล็กตริกที่พิจารณาก็จะยิ่งลดลง เนื่องจากเส้นทางอิสระของอิเล็กตรอนโดยเฉลี่ยจะมีขนาดใหญ่ขึ้น นั่นคือ อิเล็กตรอนได้รับพลังงานมากพอที่จะแตกตัวเป็นไอออน อะตอมหรือโมเลกุลแม้จะมีความเข้มของสนามไฟฟ้าที่ใช้น้อยกว่าก็ตาม
ความไม่สม่ำเสมอของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในอิเล็กทริกซึ่งเกี่ยวข้องกับความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างภายในของอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งมีผลกระทบอย่างมาก ความเป็นฉนวนของอิเล็กทริกดังกล่าว… ถ้าไดอิเล็กตริกซึ่งมีโครงสร้างไม่เป็นเนื้อเดียวกันถูกนำเข้าสู่สนามไฟฟ้าที่มีความแรงเท่ากัน สนามไฟฟ้าภายในไดอิเล็กตริกจะไม่เป็นเนื้อเดียวกัน
รอยแตกขนาดเล็ก รูพรุน การรวมภายนอกที่มีค่าความต้านทานการพังทลายน้อยกว่าตัวไดอิเล็กตริกเองจะทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอในรูปแบบความแรงของสนามไฟฟ้าภายในไดอิเล็กตริก หมายความว่า พื้นที่ภายในไดอิเล็กตริกจะมีความแข็งแรงสูงกว่า และการสลายอาจเกิดขึ้นได้ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า คาดว่าจะมาจากไดอิเล็กทริกที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์
ตัวแทนของไดอิเล็กทริกที่มีรูพรุนเช่นกระดาษแข็งกระดาษหรือผ้าเคลือบเงามีความโดดเด่นด้วยตัวบ่งชี้แรงดันพังทลายที่ต่ำเป็นพิเศษเนื่องจากสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในปริมาตรของพวกมันนั้นไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าความเข้มในพื้นที่จะมากขึ้น - สูงและ การสลายจะเกิดขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ในอนุภาคของแข็ง การสลายตัวทางไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้จากสามกลไก ซึ่งเราจะกล่าวถึงด้านล่าง
กลไกแรกของการแตกตัวทางไฟฟ้าของของแข็งคือการสลายภายในแบบเดียวกัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการได้มาซึ่งตัวพาประจุตามเส้นทางพลังงานอิสระที่มีค่าเฉลี่ย ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้โมเลกุลของก๊าซแตกตัวเป็นไอออนหรือโครงผลึก ซึ่งจะเพิ่มความเข้มข้นของตัวพาประจุ ที่นี่ผู้ให้บริการฟรีของค่าใช้จ่ายในรูปแบบหิมะถล่มจึงเพิ่มขึ้นในปัจจุบัน
การสลายตัวที่เกิดขึ้นในไดอิเล็กตริกตามกลไกนี้สามารถเป็นก้อนหรือพื้นผิวได้ สำหรับเซมิคอนดักเตอร์ การสลายตัวของพื้นผิวอาจเกี่ยวข้องกับสิ่งที่เรียกว่าเอฟเฟกต์เส้นใย
เมื่อโครงผลึกของสารกึ่งตัวนำหรือไดอิเล็กตริกถูกทำให้ร้อน กลไกที่สองของการสลายตัวทางไฟฟ้า คือการสลายตัวเนื่องจากความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวพาที่มีประจุอิสระจะทำให้ไอออไนซ์อะตอมของแลตทิซแตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายขึ้น ดังนั้นแรงดันพังทลายจึงลดลง และไม่สำคัญว่าความร้อนจะเกิดขึ้นจากการกระทำของสนามไฟฟ้ากระแสสลับบนไดอิเล็กตริกหรือจากการถ่ายเทความร้อนจากภายนอก
กลไกที่สามของการสลายของแข็งด้วยไฟฟ้าคือการสลายการปลดปล่อย ซึ่งเกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซที่ดูดซับในวัสดุที่มีรูพรุน ตัวอย่างของวัสดุดังกล่าวคือไมกา ก๊าซที่ติดอยู่ในรูขุมขนของสารนั้นแตกตัวเป็นไอออนก่อน เกิดการรั่วไหลของก๊าซซึ่งจะนำไปสู่การทำลายพื้นผิวของรูขุมขนของสารพื้นฐาน