고체 전도 물리학

전기 절연 수단전기 전도가 없습니다. 전자 밴드 이론(물리학의 한 분야)은 물질의 양자 상태가 전자가 여기될 수 있는 상태에 도달할 때 전하가 흐른다고 설명합니다. 물질 전체에 전위차가 가해지면 전자가 에너지를 얻어 금속과 같은 도체를 통해 이동하게 됩니다. 그러한 상태가 없으면 재료는 절연체입니다.

대부분의 절연체는 큰 밴드 갭을 가지고 있습니다. 이는 가장 높은 에너지 전자를 포함하는 "원가" 대역이 가득 차 있고 큰 에너지 갭이 이 대역을 그 위의 다음 대역과 분리하기 때문에 발생합니다. 전자가 이 대역으로 여기되기에 충분한 에너지를 제공하는 전압(파괴 전압이라고 함)이 항상 존재합니다. 이 전압을 초과하면 전기 파괴가 발생하고 재료는 더 이상 절연체가 아니므로 더 이상 전하를 전달할 수 없습니다. 이는 종종 재료와 절연 특성을 영구적으로 저하시키는 물리적 또는 화학적 변화를 동반합니다.

절연 물질에 적용된 전기장이 어떤 위치에서든 물질의 임계 항복 자기장을 초과하면 절연체가 갑자기 도체가 되어 전류 흐름이 크게 증가하여 물질 전체에 아크가 발생합니다. 이는 물질의 전기장이 자유 전하 운반체(항상 낮은 농도로 존재하는 전자와 이온)를 원자에 부딪힐 때 전자를 떨어뜨릴 수 있을 만큼 높은 속도로 가속할 만큼 강할 때 발생합니다. . 전기 고장이 발생할 수 있습니다. 방출된 전자와 이온은 차례로 가속되어 다른 원자와 충돌하여 연쇄 반응에서 더 많은 전하 캐리어를 생성합니다. 절연체는 이동 전하 캐리어로 빠르게 채워지고 저항은 더 낮은 수준으로 떨어집니다. 고체에서 항복 전압은 밴드 갭 에너지에 비례합니다. 코로나 방전이 발생하면 고전압 도체 주변의 공기가 분해되어 전류가 크게 증가하지 않고 이온화됩니다. 그러나 공기 파괴 영역이 다른 전압의 다른 도체로 확장되면 그 사이에 전도성 경로가 형성되고 공기를 통해 큰 전류가 흐르면서 아크가 발생합니다. 진공이라도 일종의 파괴가 발생할 수 있지만, 이 경우 파괴 또는 진공 아크는 진공 자체에서 생성된 전하가 아닌 금속 전극 표면에서 방출된 전하와 관련됩니다.