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絶縁ぜつえん耐たい力りょく

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア（Wikipedia）』

物理ぶつり学がくにおいて、絶縁ぜつえん耐たい力りょくという用語ようごは以下いかの意味いみを持もつ。

物質ぶっしつの絶縁ぜつえん耐たい力りょくはバルク物質ぶっしつに固有こゆうの性質せいしつであり、物質ぶっしつや電極でんきょくの形状けいじょうにはよらない。これは理想りそう的てきな条件下じょうけんかで純じゅん物質ぶっしつを用もちいて測定そくていされる量りょうである。絶縁ぜつえん破壊はかいとは、電場でんじょうによって物質ぶっしつ中ちゅうの電子でんしが束縛そくばくを解とかれることをいう。もともと絶縁ぜつえん体たいの中なかには環境かんきょう放射線ほうしゃせんの効果こうかで束縛そくばくを解とかれた電子でんしが一いち定数ていすう存在そんざいしているが、十分じゅうぶんに強つよい電場でんじょうを加くわえれば、自由じゆうになった電子でんしは加速かそくされ、電気でんき的てきに中性ちゅうせいな原子げんしや分子ぶんしと衝突しょうとつしてそれらから電子でんしを弾はじき出だすことができるまでになる。このプロセスをアバランシェ降伏ごうぶくという。絶縁ぜつえん破壊はかいは短時間たんじかんで生しょうじ（典型てんけい的てきには数かずナノ秒びょう）、その結果けっか物体ぶったい全体ぜんたいにわたって導電性どうでんせいの経路けいろが形成けいせいされ、破裂はれつ放電ほうでん（瞬間しゅんかん的てきな電流でんりゅう増大ぞうだい）が起おきる。固体こたい物質ぶっしつにひとたび絶縁ぜつえん破壊はかいが生しょうじると、その絶縁ぜつえん性せいは低下ていかするか完全かんぜんに失うしなわれる。

具体ぐたい的てきな構造こうぞうについての見みかけの絶縁ぜつえん耐たい力りょくは、以下いかのような要因よういんに影響えいきょうされる。

  • 試料しりょうの厚あつさが増ふえるとともに絶縁ぜつえん耐たい力りょくは低下ていかする（後述こうじゅつ）。
  • 動作どうさ温度おんど（英語えいご版ばん）が上昇じょうしょうするとともに絶縁ぜつえん耐たい力りょくは低下ていかする。
  • 周波数しゅうはすうが増ふえるとともに絶縁ぜつえん耐たい力りょくは低下ていかする。
  • 窒素ちっそや六ろくフッ化か硫黄いおうなど、気体きたいの多おおくは湿度しつど上昇じょうしょうとともに絶縁ぜつえん耐たい力りょくが低下ていかする。
  • 空気くうきは湿度しつど上昇じょうしょうとともに絶縁ぜつえん耐たい力りょくがわずかに上昇じょうしょうする。

絶縁ぜつえん破壊はかい電界でんかい強度きょうど

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絶縁ぜつえん破壊はかいが起おきる電界でんかい強度きょうどは対象たいしょう物質ぶっしつと電極でんきょくの形状けいじょうや、電界でんかい強度きょうどの増加ぞうか速度そくどに依存いぞんする。現実げんじつの誘電ゆうでん体たい物質ぶっしつは微細びさいな欠陥けっかんを持もっているため、実用じつよう上じょうの絶縁ぜつえん耐たい力りょくは欠陥けっかんを持もたない理想りそう的てきな物質ぶっしつよりも小ちいさくなる。同おなじ物質ぶっしつであっても薄膜うすまくの方ほうが厚あつい試料しりょうよりも欠陥けっかんの影響えいきょうが小ちいさいため絶縁ぜつえん耐たい力りょくは高たかくなる傾向けいこうがある。例たとえば、厚あつさ数すう100 nmから数かず μみゅーmの二酸化にさんかケイ素けいそ薄膜うすまくは0.56 GV/mの絶縁ぜつえん耐たい力りょくを持もつ[1]。ただし、非常ひじょうに薄うすい薄膜うすまく（目安めやすとして100 nm以下いか）は電子でんしのトンネル効果こうかにより絶縁ぜつえん性せいを失うしなう。高こう圧あつコンデンサーやパルストランスのように、実効じっこう的てきな絶縁ぜつえん耐たい力りょくを最大さいだい化かする必要ひつようがある場合ばあい、複数ふくすうの誘電ゆうでん体たい薄膜うすまくを積層せきそうして使用しようする。気体きたいの絶縁ぜつえん耐たい力りょくは電極でんきょくの形状けいじょうや配置はいちによって変かわるため、窒素ちっそガスの絶縁ぜつえん耐たい力りょくに対たいする比ひとして表あらわされるのが普通ふつうである。

一般いっぱん的てきな物質ぶっしつの絶縁ぜつえん耐たい力りょくを以下いかの表ひょうに示しめす。

物質ぶっしつ 絶縁ぜつえん耐たい力りょく（MV/m）
ヘリウム（窒素ちっそに対たいする相対そうたい値ち）[2] 0.15
空気くうき 3.0
アルミナ[2] 13.4
窓まどガラス[2] 9.8 - 13.8
ホウケイ酸けいさんガラス[2] 20 - 40
シリコンオイル, 鉱油こうゆ[2][3] 10 - 15
ベンゼン[2] 163
ポリスチレン[2] 19.7
ポリエチレン[4] 19 - 160
ネオプレンゴム[2] 15.7 - 26.7
水みず[2] 65 - 70
溶融ようゆう石英せきえい[5] 25 - 40（20 °C）
ろう紙し[6] 40 - 60
PTFE（テフロン、押出おしだし成形せいけい）[2] 19.7
PTFE（テフロン、絶縁ぜつえん膜まく）[2][7] 60 - 173
雲母うんも [2] 118
ダイアモンド[8] 2000
PZT [9][10] 10 - 25
真空しんくう（電解でんかい放出ほうしゅつに対たいする上限じょうげん値ち）[11] 20 - 40（電極でんきょく形状けいじょうに依存いぞん）
真空しんくう（シュウィンガー限界げんかい（英語えいご版ばん）） 1012

脚注きゃくちゅう

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  1. ^ “Electrical insulation properties of sputter-deposited SiO2, Si3N4 and Al2O3 films at room temperature and 400 °C - Bartzsch - 2009 - physica status solidi (a) - Wiley Online Library”. Onlinelibrary.wiley.com (2009年ねん1月がつ21日にち). 2011年ねん11月8日にち閲覧えつらん。
  2. ^ a b c d e f g h i j k l en:CRC Handbook of Chemistry and Physics
  3. ^ “3.5.1 Electrical Breakdown and Failure”. Tf.uni-kiel.de. 2011年ねん11月8日にち閲覧えつらん。
  4. ^ “Dielectric Strength of Polyethylene”. Hypertextbook.com. 2011年ねん11月8日にち閲覧えつらん。
  5. ^ Fused silica datapage
  6. ^ “Dielectric Strength of Waxed Paper”. Hypertextbook.com. 2011年ねん11月8日にち閲覧えつらん。
  7. ^ Glenn Elert. “Dielectrics - The Physics Hypertextbook”. Physics.info. 2011年ねん11月8日にち閲覧えつらん。
  8. ^ “Electronic properties of diamond”. el.angstrom.uu.se. 2013年ねん8月がつ10日とおか閲覧えつらん。
  9. ^ Moazzami, Reza; Chenming Hu; William H. Shepherd (September 1992). “Electrical Characteristics of Ferroelectric PZT Thin Films for DRAM Applications”. IEEE Transactions on Electron Devices 39 (9): 2044. Bibcode: 1992ITED...39.2044M. doi:10.1109/16.155876. http://www.eecs.berkeley.edu/~hu/PUBLICATIONS/Hu_papers/Hu_JNL/HuC_JNL_114.pdf 2016年ねん8月がつ22日にち閲覧えつらん。. 
  10. ^ B. Andersen, E. Ringgaard, T. Bove, A. Albareda, and R. Pérez (2000). “Performance of Piezoelectric Ceramic Multilayer Components Based on Hard and Soft PZT”. Proceedings of Actuator 2000: 419–422. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.484.1074&rep=rep1&type=pdf 2016年ねん8月がつ22日にち閲覧えつらん。. 
  11. ^ http://www.htee.tu-bs.de/forschung/veroeffentlichungen/giere2002.pdf
  • パブリックドメイン この記事きじにはパブリックドメインである、アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこく連邦れんぽう政府せいふが作成さくせいした次つぎの文書ぶんしょ本文ほんぶんを含ふくむ。Federal Standard 1037C. アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこく連邦れんぽう政府せいふ一般いっぱん調達ちょうたつ局きょく.（MIL-STD-188内うち）


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外部がいぶリンク

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