Анализ физики отказов для оценки показателей надежности радиоэлектронных…
19
электрической прочности (ЭП) их диэлектрика. Представляет практи-
ческий интерес поиск характеристики, определяемой неразрушающим
способом, которая бы несла информацию об ЭП образца. Керамика —
неоднородный по
составу материал. Воздействие на нее электрическо-
го поля приводит к возникновению в керамике областей с повышен-
ным значением максимальной напряженности
max
E
по отношению к
значению средней напряженности
E
ср
электрического поля. Причиной
возникновения таких областей могут быть крупные и мелкие поры,
макро- и микротрещины, проводящие включения, межкристалличе-
ская прослойка, граница электрод—керамика. Наиболее вероятной
причиной пробоя керамики при воздействии электрического поля яв-
ляются ионизационные процессы, происходящие в крупных включе-
ниях (порах, макротрещинах и т. д.) и вблизи них. Ионизационные
процессы развиваются в частичные разряды — местные резкие увели-
чения проводимости диэлектрика, пробой газовых включений и малых
объемов диэлектрика.
Это объясняется тем, что в дефектах имеет место резкое увеличе-
ние значения
max
E
по сравнению с величиной
E
ср
. Такого увеличения
может достигать диэлектрическая проницаемость
кристаллической
фазы для пор, уплощенных в направлении, которое перпендикулярно
действующему полю, и до полутора раз — для круглых пор. В резуль-
тате в них возникают частичные разряды при значениях
E
ср
, весьма
далеких от пробивных. Практически возникновение первых (началь-
ных) частичных разрядов возможно при напряжении
u
н
, начиная с
250 В, тогда как рабочее напряжение конденсатора составляет не-
сколько десятков киловольт. Энергия частичных разрядов затрачива-
ется на ионизацию атомов материала, нагрев, излучение и расширение
канала пробоя. В керамических конденсаторах ЭП зависит от вида
напряжения (высокочастотное, низкочастотное, импульсное, постоян-
ного тока). Наименьшее значение ЭП на высокочастотном напряжении
пo сравнению с другими видами напряжения обусловлено большей
интенсивностью частичных разрядов. Практический интерес пред-
ставляет прогнозирование работоспособности конденсаторов при их
длительной работе. Для высокочастотных конденсаторов основной
механизм отказа при длительной работе — выход из строя вследствие
термоупругих напряжений [23], для низкочастотных — вследствие
деструкции диэлектрика частичными разрядами [24–28].
Конденсатор способен работать бесконечно долго, если в его
ди-
электрике значение
u
н
выше рабочего напряжения. Надежность кон-
денсатора в случае значения
u
н
менее рабочего напряжения зависит
от развития или подавления ионизационных процессов, если выдер-
жать конденсаторы при величине рабочего напряжения. О степени
снижения их ЭП можно судить по уменьшению значений
u
н
и росту
