Пробой конденсатора/Электрическая прочность диэлектрика

Каждый диэлектрик не может выдерживать беспредельно большую напряженность электрического поля. Для него существует определенный предел напряженности, при которой электроны связаны со своими атомами. Если напряженность увеличить больше этого предела, то электроны начнут срываться с орбит, сталкиваться с другими электронами, выбивать их от своих атомов. Получается лавинный поток оторвавшихся электронов, в результате чего происходит местное (в виде полосы) разрушение диэлектрика. После этого диэлектрик конденсатора становится проводником, через него протекает ток проводимости, созданный потоком электронов, потерявших связь со своими атомами.

Явление возникновения тока проводимости в диэлектрике и нарушение его прочности называется пробоем диэлектрика. На возникновение пробоя влияют тепловые, а также электрохимические процессы. В месте пробоя сопротивление изоляции уменьшается до очень малой величины, возникает электрическая дуга, которая может обуглить изолирующий материал. При этом замыкаются накоротко проводники или проводящие части аппаратов. Пробой изоляции деталей телефонных, телеграфных, радио и других установок создает повреждение, нарушающее нормальную их работу.

Максимальная напряженность электрического поля, которую может выдержать диэлектрик без пробоя, называется предельной напряженностью. Предельная напряженность обозначается Епр . Вместо термина «предельная напряженность» применяют также термин «электрическая прочность».

Напряжение, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным. Пробивное напряжение конденсаторов зависит от его диэлектрика. Наибольшей электрической прочностью обладают керамические конденсаторы. Для надежной работы конденсатора без пробоя необходимо, чтобы напряжение, при котором он работает, было бы меньше пробивного. Номинальным или рабочим напряжением конденсатора называется напряжение между его обкладками, при котором он может длительно и надежно работать, не изменяя свои рабочие характеристики при всех установленных для него температурах. Слово «длительно» означает не менее 5000 — 10 000 ч в зависимости от марки конденсатора.

Отношение пробивного напряжения к номинальному называется запасом прочности диэлектрика конденсатора:

n=Uпроб/Uном·