电气故障

由于原子间、分子间或离子间键的断裂，在电子碰撞电离过程中发生的电介质击穿过程称为电击穿。电气故障的持续时间从几纳秒到几十微秒不等。

根据其发生的情况，电气损坏可能有害或有益。有用的电击穿的一个例子是火花塞在内燃机汽缸工作区的放电。有害故障的一个示例是电源线上的绝缘体故障。

在电击穿的瞬间，当施加高于临界（高于击穿电压）的电压时，固体、液体或气体电介质（或半导体）中的电流急剧增加。这种现象可以持续很短的时间（纳秒），也可以建立很长时间，就像电弧开始并继续在气体中燃烧一样。

这种或那种电介质的电击穿强度 Epr（介电强度）取决于电介质的内部结构，几乎与温度、样品尺寸或施加电压的频率无关。因此，对于空气，正常条件下的介电强度约为 30 kV / mm，对于固体电介质，该参数在 100 至 1000 kV / mm 范围内，而对于液体，该参数仅为 100 kV / mm 左右。

结构元素（分子、离子、大分子等）越致密，所考虑的电介质的击穿强度就越低，因为电子的平均自由程变大，即电子获得足够的能量来电离电介质即使施加的电场强度较低，原子或分子也能被分解。

电介质中形成的电场的不均匀性，与固体电介质内部结构的不均匀性有关，强烈影响 这种电介质的介电强度…如果将结构不均匀的电介质引入等强度的电场中，则电介质内部的电场将是不均匀的。

击穿强度值小于电介质本身的微裂纹、孔隙、外部夹杂物会在电介质内部的电场强度模式中产生不均匀性，这意味着电介质内部的局部区域将具有更高的强度。击穿可能发生在电压低于预期来自完全均匀的电介质。

多孔电介质的代表，如纸板、纸或漆布，以击穿电压特别低的指标而著称，因为在它们的体积中形成的电场非常不均匀，这意味着局部区域的强度会更高和更高击穿将发生在较低的电压。以某种方式，在固体颗粒中，电击穿可以通过三种机制进行，我们将在下面讨论。

固体电击穿的第一个机制是相同的内部击穿，这与沿平均自由能路径获得电荷载流子有关，足以使气体分子或晶格电离，从而增加电荷载流子的浓度。此处电荷的自由载流子形成雪崩，因此电流增加。

根据这种机制，电介质中发生的击穿可以是体击穿或表面击穿。对于半导体，表面击穿可能与所谓的丝状效应有关。

当加热半导体或电介质的晶格时，会发生第二种电击穿机制，即热击穿。随着温度的升高，自由载流子更容易电离晶格原子；因此击穿电压降低。并且，加热是由交变电场对电介质的作用引起的，还是仅仅由外部的热传递引起的，并不那么重要。

固体电击穿的第三种机制是放电击穿，这是由吸附在多孔材料中的气体电离引起的。这种材料的一个例子是云母。困在物质孔隙中的气体首先被电离，发生气体泄漏，然后导致基材孔隙表面的破坏。