「绝缘体」修訂間的差異檢視原始碼討論檢視歷史
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| − | '''绝缘体'''又称电介质，是一种阻碍电荷流动的材料。在绝缘体中，价带电子被紧密的束缚在其原子周围。这种材料在电气设备中用作绝缘体，或称起绝缘作用。其作用是支撑或分离各个电导体，不让电流流过。 | + | '''绝缘体'''又称[[ 电介质]] ，是一种阻碍[[ 电荷]] 流动的材料。在绝缘体中，价带[[ 电子]] 被紧密的束缚在其[[ 原子]] 周围。这种材料在电气设备中用作绝缘体，或称起绝缘作用。其作用是支撑或分离各个电[[ 导体]] ，不让[[ 电流]] 流过。 |
中文名称：绝缘体 | 中文名称：绝缘体 | ||
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又称：电介质 | 又称：电介质 | ||
| − | 释义：不善于传导电流的物质或不容易导电的物体 | + | 释义：不善于传导[[ 电流]] 的物质或不容易导电的物体 |
=='''简介'''== | =='''简介'''== | ||
[[File:Image044.jpg|缩略图|350px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=d16850760965ad7b65264484e253245e&currsn=0&ps=68&pc=68 原图链接][http://spro.so.com/searchthrow/api/midpage/throw?ls=s112c46189d&lm_extend=ctype:3&ctype=3&q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&rurl=http%3A%2F%2Fres.tongyi.com%2Fresources%2Farticle%2Fstudent%2Fothers%2F0115%2Fc3%2F47.htm&img=http%3A%2F%2Fres.tongyi.com%2Fresources%2Farticle%2Fstudent%2Fothers%2F0115%2Fc3%2F47.files%2Fimage044.jpg&key=t01b98e1006714b85bc.jpg&s=1573180744097 图片来源于360搜索网]]] | [[File:Image044.jpg|缩略图|350px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=d16850760965ad7b65264484e253245e&currsn=0&ps=68&pc=68 原图链接][http://spro.so.com/searchthrow/api/midpage/throw?ls=s112c46189d&lm_extend=ctype:3&ctype=3&q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&rurl=http%3A%2F%2Fres.tongyi.com%2Fresources%2Farticle%2Fstudent%2Fothers%2F0115%2Fc3%2F47.htm&img=http%3A%2F%2Fres.tongyi.com%2Fresources%2Farticle%2Fstudent%2Fothers%2F0115%2Fc3%2F47.files%2Fimage044.jpg&key=t01b98e1006714b85bc.jpg&s=1573180744097 图片来源于360搜索网]]] | ||
| − | 不善于传导电流的物质称为绝缘体（Insulator），绝缘体又称为电介质引。它们的电阻率极高。绝缘体的定义：不容易导电的物体叫做绝缘体。 绝缘体和导体，没有绝对的界限。绝缘体在某些条件下可以转化为导体。这里要注意：导电的原因：无论固体还是液体，内部如果有能够自由移动的电子或者离子，那么他就可以导电。没有自由移动的电荷，在某些条件下，可以产生导电粒子，那么它也可以成为导体。<ref>[http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 拓扑绝缘体——一种新的量子材料],超星网</ref> | + | 不善于传导[[ 电流]] 的物质称为绝缘体（Insulator），绝缘体又称为[[ 电介质]] 引。它们的[[ 电阻率]] 极高。绝缘体的定义：不容易[[ 导电]] 的物体叫做绝缘体。 绝缘体和[[ 导体]] ，没有绝对的界限。绝缘体在某些条件下可以转化为导体。这里要注意：导电的原因：无论[[ 固体]] 还是[[ 液体]] ，内部如果有能够自由移动的[[ 电子]] 或者[[ 离子]] ，那么他就可以导电。没有自由移动的[[ 电荷]] ，在某些条件下，可以产生导电粒子，那么它也可以成为[[ 导体]] 。<ref>[http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 拓扑绝缘体——一种新的量子材料],超星网</ref> |
=='''结构特点'''== | =='''结构特点'''== | ||
| − | 绝缘体是指在通常情况下不传导电流的物质。又称电介质。绝缘体的特点是分子中正负电荷束缚得很紧，可以自由移动的带电粒子极少，其电阻率很大，约为10~10欧姆 •米，所以一般情况下可以忽略在外电场作用下自由电荷移动所形成的宏观电流，而认为是不导电的物质。 | + | 绝缘体是指在通常情况下不传导[[ 电流]] 的物质。又称[[ 电介质]] 。绝缘体的特点是[[ 分子]] 中正负[[ 电荷]] 束缚得很紧，可以自由移动的带电粒子极少，其[[ 电阻率]] 很大，约为10~10欧姆 •米，所以一般情况下可以忽略在外[[ 电场]] 作用下自由电荷移动所形成的宏观电流，而认为是不导电的物质。 |
| − | 绝缘体可分为气态(如氢、氧、氮及一切在非电离状态下的气体)、液态(如纯水、油、漆及有机酸等)和固态(如玻璃、陶瓷、橡胶、纸、石英等)三类。 | + | 绝缘体可分为气态(如氢、氧、氮及一切在非电离状态下的气体)、液态(如纯水、油、漆及有机酸等)和固态(如[[ 玻璃]] 、[[ 陶瓷]] 、[[ 橡胶]] 、[[ 纸]] 、[[ 石英]] 等)三类。 |
| − | 固态的绝缘体又分为晶体和非晶体两种。实际的绝缘体并不是完全不导电的，在强电场作用下，绝缘体内部的正负电荷将会挣脱束缚，而成为自由电荷，绝缘性能遭到破坏，这种现象称为电介质的击穿。电介质材料所能承受的最大电场强度称为击穿场强。 | + | 固态的绝缘体又分为晶体和非晶体两种。实际的绝缘体并不是完全不导电的，在强电场作用下，绝缘体内部的正负[[ 电荷]] 将会挣脱束缚，而成为自由电荷，绝缘性能遭到破坏，这种现象称为[[ 电介质]] 的击穿。[[ 电介质]] 材料所能承受的最大[[ 电场强度]] 称为击穿场强。 |
[[File:T0187f52aec188bddce.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=6acc57e574c425b24f78af39b0ce8ac6&currsn=0&ps=68&pc=68 原图链接][http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 图片来源于超星网]]] | [[File:T0187f52aec188bddce.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=6acc57e574c425b24f78af39b0ce8ac6&currsn=0&ps=68&pc=68 原图链接][http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 图片来源于超星网]]] | ||
| − | 在绝缘体中，存在着束缚电荷，在外电场作用下，这种电荷将作微观位移，从而产生极化电荷，就是所谓电介质的极化。电介质按其物理性能可分为各向同性电介质和各向异性电介质两种。就极化机制可分为无极分子和有极分子两种。绝缘体在工程上大量用作电气绝缘材料、电容器的介质和特殊的电介质器件如压电晶体等。[1] | + | 在绝缘体中，存在着束缚[[ 电荷]] ，在外[[ 电场]] 作用下，这种[[ 电荷]] 将作微观位移，从而产生极化电荷，就是所谓[[ 电介质]] 的极化。电介质按其物理性能可分为各向同性电介质和各向异性电介质两种。就极化机制可分为无极分子和有极分子两种。[[ 绝缘体]] 在工程上大量用作电气[[ 绝缘材料]] 、[[ 电容器]] 的介质和特殊的电介质器件如压电晶体等。[1] |
| − | 绝缘体的传导性决定于物质中电子的行为.晶体中的电子行为取决于能带结构.导带全空，价带全满的物质即为绝缘体，导带底和价带顶的能量差(带隙)很大时，在通常的电场下不导电.对于能隙较小的物质，在温度较低时虽为绝缘体，但温度升高时，价带电子被激发到导带，也会导电.另外，带隙中的杂质能级上的电子或空穴激发到导带或价带时，也会导电。这两种情况的物质通常称为半导体.当用能量大于带隙的光照射绝缘体时，价带电子被激发到导带，在价带留下空穴，这二者都可导电，这种现象称为光电导 | + | 绝缘体的传导性决定于物质中[[ 电子]] 的行为.晶体中的电子行为取决于能带结构.导带全空，价带全满的物质即为绝缘体，导带底和价带顶的能量差(带隙)很大时，在通常的[[ 电场]] 下不导电.对于能隙较小的物质，在温度较低时虽为绝缘体，但[[ 温度]] 升高时，价带电子被激发到导带，也会导电.另外，带隙中的杂质能级上的电子或空穴激发到导带或价带时，也会导电。这两种情况的物质通常称为[[ 半导体]].当用能量大于带隙的光照射绝缘体时，价带电子被激发到导带，在价带留下空穴，这二者都可导电，这种现象称为光电导 。 大多数绝缘体都有极化性质，因此绝缘体有时也称为电介质.绝缘体在一般电压下是绝缘的，当[[ 电压]] 增加到一定限度时，将发生介电击穿，绝缘状态破坏.[2] |
=='''绝缘材料分类'''== | =='''绝缘材料分类'''== | ||
| + | [[File:T018e24bf0f57e79c20.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=f6be22c5f18ca31dd5fdb08f20e9ce05&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=e45b28f5dac0d65a6593c089df14b6c0&prevsn=340&currsn=400&ps=427&pc=60 原图链接][http://www.lovfp.com/toutiaojy/20180401A16ISX00.html 图片来源于爱学网]]] | ||
| − | 所谓绝缘 | + | 所谓绝缘 材 料,也就是[[ 电阻率]] 较高的资料,可以阻止[[ 电流]] 经过,确保人身安全的一种 材 料。绝缘资料的品种许多,一般区分为[[ 气体]] 、[[ 液体]] 和[[ 固体]] 三类。 |
| − | 1、气体绝缘材料:包含空气、氮气、六氟化硫。 | + | 1、[[ 气体]] 绝缘材料:包含[[ 空气]] 、[[ 氮气]] 、[[ 六氟化硫]] 。 |
| − | 2、液体绝缘材料:包含矿藏绝缘油、合成绝缘油。 | + | 2、[[ 液体]] 绝缘材料:包含矿藏绝缘油、合成绝缘油。 |
| − | 3、固体绝缘材料:分为有机固体绝缘资料和无机固体绝缘资料,有机固体绝缘资料包含胶、绝纸、纤维制品、塑料、橡胶、复合制品和粘带等;无机固体绝缘资料包含玻璃、陶瓷及其制品等。<ref>[http://ent.sina.com.cn/y/2008-05-22/15342033661.https://www.zhuzhai.com/news/read-6427.htmlshtml 绝缘体的材料是怎么分类的？它的等级又是怎么划分的？],住宅在线网，2018-09-14 </ref> | + | 3、[[ 固体]] 绝缘材料:分为有机固体绝缘资料和无机固体绝缘资料,有机固体绝缘资料包含胶、绝纸、纤维制品、[[ 塑料]] 、[[ 橡胶]] 、复合制品和粘带等;无机固体绝缘资料包含[[ 玻璃]] 、[[ 陶瓷]] 及其制品等。<ref>[http://ent.sina.com.cn/y/2008-05-22/15342033661.https://www.zhuzhai.com/news/read-6427.htmlshtml 绝缘体的材料是怎么分类的？它的等级又是怎么划分的？],住宅在线网，2018-09-14 </ref> |
=='''性能分析'''== | =='''性能分析'''== | ||
[[File:1538699956841bdc563ab12.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=65aff671847a9619504667c32752922f&prevsn=0&currsn=100&ps=127&pc=59 原图链接][https://www.toutiao.com/i6608666137859195406/ 图片来源于头条网]]] | [[File:1538699956841bdc563ab12.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=65aff671847a9619504667c32752922f&prevsn=0&currsn=100&ps=127&pc=59 原图链接][https://www.toutiao.com/i6608666137859195406/ 图片来源于头条网]]] | ||
| − | 绝缘体是一种可以阻止热(热绝缘体)或电荷(电绝缘体)流动的物质。电绝缘体的相对物质就是导体和半导体，他们可以让电荷通畅的流动(注:严格意义上说，半导体也是一种绝缘体，因为在低温下他会阻止电荷的流动，除非在半导体中掺杂了其他原子，这些原子可以释放出多余的电荷来承载电流)。术语电绝缘体与电介质有相同的意思，但是两种术语分别用在不同的领域中。 <ref>[http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 拓扑绝缘体——一种新的量子材料],超星网</ref> | + | 绝缘体是一种可以阻止热(热绝缘体)或[[ 电荷]](电绝缘体)流动的物质。电绝缘体的相对物质就是[[ 导体]] 和[[ 半导体]] ，他们可以让[[ 电荷]] 通畅的流动(注:严格意义上说，半导体也是一种绝缘体，因为在低温下他会阻止[[ 电荷]] 的流动，除非在[[ 半导体]] 中掺杂了其他[[ 原子]] ，这些原子可以释放出多余的电荷来承载电流)。术语电绝缘体与[[ 电介质]] 有相同的意思，但是两种术语分别用在不同的领域中。 <ref>[http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 拓扑绝缘体——一种新的量子材料],超星网</ref> |
| − | 一个完全意义上的热绝缘体，根据热力学第二定律是不可能存在的。然而，有一些材料(如二氧化硅)就非常接近真正的电绝缘体，从而产生了闪存技术。一个更大类别的材料，如，橡胶和很多的塑料，对于家庭和办公室配线来说都是"完美"的，没有安全性方面的隐患， 并且效率也很高。在没有发明出更好的合成(物理或化学反应)物质前，在大自然的固有物质中，云母和石棉都可以作为很好的热和电绝缘体。 | + | 一个完全意义上的热绝缘体，根据[[ 热力学第二定律]] 是不可能存在的。然而，有一些材料(如[[ 二氧化硅]])就非常接近真正的电[[ 绝缘体]] ，从而产生了闪存技术。一个更大类别的材料，如，[[ 橡胶]] 和很多的[[ 塑料]] ，对于家庭和办公室配线来说都是"完美"的，没有安全性方面的隐患， 并且效率也很高。在没有发明出更好的合成(物理或化学反应)物质前，在大自然的固有物质中，[[ 云母]] 和[[ 石棉]] 都可以作为很好的热和电绝缘体。 |
===导电性=== | ===导电性=== | ||
| − | [[File: | + | [[File:9317e7fcd45956c5a34a034e49d8279d.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=f6be22c5f18ca31dd5fdb08f20e9ce05&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=2022f38daf3cdbaf27a42e2a0ba5ff43&prevsn=340&currsn=400&ps=427&pc=60 原图链接][https://www.xianjichina.com/special/detail_380376.html 图片来源于 贤集 网]]] |
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| − | + | 绝缘体是不存在电导的物质。[[电子]] 能带理论 指出 ， 固体中的 电子 仅允许存在于一定的能量状态，这些能量状态形成彼此分离 的能带 。电子趋向于先占据能量最低 的能带 ，在绝 对 零度能够被填 满的能 量最高的能带叫做价 带， 价带之上的能带叫做 导带 ， 价带 和 导带 之间 的 空隙叫做能隙 。在绝 对 零度 以上， 价带 电子部分 被 激发而跃迁至导带 ， 成为 导带[[ 电子]]，并在价带留下[[空穴]] 。 | |
| − | + | 根据能带理论，被电子填满的能带或空的能带对电导没有贡献 ， 电 导 仅来源 于 半满的 能 带 ， 导带 电子 和价带 空穴 合称载[[流子]]。[[金属]]的导带被部分填充 ，因而有 好 的电导。 对于[[半导体]]和[[ 绝缘体]]，在绝度零 度 下 价带被 填满，而 导带 没有电 子。 | |
| − | 对 | + | 在常温下，[[半导体]]由于能隙较小，可以通过热激发而形成电子空穴 对 ，因而具有一定的电导。相反，绝大多数 绝缘体 通常具有非常大的带隙宽度 ，价带电子 很难被 激发 至 导带 ，因此绝缘体的载流子浓度极低，相应地 电 导也极低 ， 或者说 这种材料绝缘。 |
| − | 以上讨论仅涉及电子导电。除了不存在电子导电，绝缘体中也不能有其他移动电荷带来的电导。例如，如果液体或气体中有离子存在，离子可以定向移动形成电流，因而这种材料是导体。电解液或等离子体都是导体，不管有没有电子的流动存在。 | + | 对于绝缘体，总存在一个击穿电压，这个[[电压]]能给予价带电子足够的能量，将其激发到导带。一旦超过了击穿电压，这种材料就不再绝缘了。然而，击穿通常伴随着破坏材料绝缘性的物理或化学变化。 |
| + | |||
| + | 以上讨论仅涉及电子导电。除了不存在电子导电，绝缘体中也不能有其他移动电荷带来的电导。例如，如果液体或气体中有[[ 离子]] 存在，离子可以定向移动形成[[ 电流]] ，因而这种材料是导体。电解液或等离子体都是导体，不管有没有电子的流动存在。 | ||
===击穿性=== | ===击穿性=== | ||
| − | 绝缘体都会受到电击穿的影响。当外加电场超过某个阈值，(这个阈值与材料的能隙宽度成正比)，绝缘体将突然转变为导体，并可能带来灾难性的后果。在电击穿过程中，自由电子被强电场加速到足够高的速度，这些高速电子与束缚电子撞击，能使束缚电子脱离原子的束缚(电离)。新的自由电子又能被加速并撞击其他原子，产生更多的自由电子，形成一个链式反应。很快绝缘体中将会充满可移动的载流子，因此其电阻将降至一个很低的水平。在空气中，电晕放电是高电压导体附近的正常电流;电弧放电是非正常，不希望见到的电流。相似地，击穿可以发生在任何绝缘体，甚至是固体中。甚至连真空都存在某种形式的击穿，但这种击穿或称真空电弧与电极表面的电子发射有关，而不是由真空本身产生的。[3] | + | 绝缘体都会受到电击穿的影响。当外加[[ 电场]] 超过某个阈值，(这个阈值与材料的能隙宽度成正比)，绝缘体将突然转变为[[ 导体]] ，并可能带来灾难性的后果。在电击穿过程中，自由[[ 电子]] 被强[[ 电场]] 加速到足够高的速度，这些高速电子与束缚电子撞击，能使束缚电子脱离原子的束缚(电离)。新的自由电子又能被加速并撞击其他原子，产生更多的自由[[ 电子]] ，形成一个链式反应。很快绝缘体中将会充满可移动的载流子，因此其[[ 电阻]] 将降至一个很低的水平。在空气中，电晕放电是高电压导体附近的正常[[ 电流]];电弧放电是非正常，不希望见到的电流。相似地，击穿可以发生在任何绝缘体，甚至是固体中。甚至连[[ 真空]] 都存在某种形式的击穿，但这种击穿或称真空电弧与电极表面的电子发射有关，而不是由真空本身产生的。[3] |
=='''用途介绍'''== | =='''用途介绍'''== | ||
[[[[File:2011818174214.jpg|缩略图]]|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=bf20362a5b11793cb0f8001e96ebdbe5&currsn=0&ps=68&pc=68 原图链接][http://www.jdzj.com/products/2011-8-18/8106983-1.html 图片来源于机电之家网]]] | [[[[File:2011818174214.jpg|缩略图]]|250px|[https://image.so.com/view?q=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&src=tab_www&correct=%E7%BB%9D%E7%BC%98%E4%BD%93&ancestor=list&cmsid=7f79a6227f1c63a3564a9ded26b4f8de&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=20&fsn=100&adstar=0&clw=246#id=bf20362a5b11793cb0f8001e96ebdbe5&currsn=0&ps=68&pc=68 原图链接][http://www.jdzj.com/products/2011-8-18/8106983-1.html 图片来源于机电之家网]]] | ||
| − | 绝缘体通常用做电缆的外表覆层。事实上空气本身就是一种绝缘体，并不需要其他的物质进行绝缘。高压输电线就是通过空气绝缘的，因为使用固体(例如塑料)覆层并不实际。然而，导线相互接触可能造成短路和火灾。在同轴电缆中，中心的导体必须位于正中，以防止电磁波的反射。另外，任何高于60V的电压都会对人体造成电击或触电危险。使用绝缘体作为外表覆层可以防止这些问题。 | + | 绝缘体通常用做[[ 电缆]] 的外表覆层。事实上[[ 空气]] 本身就是一种绝缘体，并不需要其他的物质进行绝缘。高压输电线就是通过空气绝缘的，因为使用[[ 固体]](例如[[ 塑料]])覆层并不实际。然而，[[ 导线]] 相互接触可能造成短路和火灾。在同轴电缆中，中心的导体必须位于正中，以防止[[ 电磁波]] 的反射。另外，任何高于60V的[[ 电压]] 都会对人体造成电击或触电危险。使用绝缘体作为外表覆层可以防止这些问题。 |
| − | 在电子系统中，印刷电路板通常由环氧塑料和玻璃纤维制成，不导电的基板对铜导线层起支撑作用。在电子设备中，微小而精密的有效部件镶嵌在不导电的环氧树脂，酚醛树脂，玻璃或陶瓷涂覆层之中。<ref>[http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 拓扑绝缘体——一种新的量子材料],超星网</ref> | + | 在[[ 电子]] 系统中，印刷电路板通常由环氧[[ 塑料]] 和[[ 玻璃]] 纤维制成，不导电的基板对铜导线层起支撑作用。在电子设备中，微小而精密的有效部件镶嵌在不导电的[[ 环氧树脂]] ，[[ 酚醛树脂]] ，[[ 玻璃]] 或[[ 陶瓷]] 涂覆层之中。<ref>[http://mooc.chaoxing.com/course/105369.html 拓扑绝缘体——一种新的量子材料],超星网</ref> |
| − | 在诸如晶体管和集成电路等微电子元器件中，掺杂的硅材料通常是一种导体。但是通过在氧气环境加热，硅也可以很容易地转变为绝缘体。硅被氧化将得到石英，也叫二氧化硅。 | + | 在诸如晶体管和集成电路等微电子元器件中，掺杂的[[ 硅]] 材料通常是一种导体。但是通过在[[ 氧气]] 环境加热，硅也可以很容易地转变为绝缘体。硅被氧化将得到[[ 石英]] ，也叫[[ 二氧化硅]] 。 |
| − | 在带有变压器和电容器的高压系统中，液态的绝缘的机油通常用来防止电弧放电的发生。在需要承受相当高的电压而不被电击穿的地方，人们用油替代空气进行绝缘。其他的绝缘方法包括使用陶瓷，玻璃，真空等，或者在导线相距很远时亦可使用空气作为绝缘。 | + | 在带有[[ 变压器]] 和[[ 电容器]] 的高压系统中，液态的绝缘的机油通常用来防止电弧放电的发生。在需要承受相当高的电压而不被电击穿的地方，人们用油替代空气进行绝缘。其他的绝缘方法包括使用陶瓷，玻璃，真空等，或者在导线相距很远时亦可使用空气作为绝缘。 |
於 2019年11月8日 (五) 13:20 的修訂
| 絕緣體 | |
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絕緣體又稱電介質，是一種阻礙電荷流動的材料。在絕緣體中，價帶電子被緊密的束縛在其原子周圍。這種材料在電氣設備中用作絕緣體，或稱起絕緣作用。其作用是支撐或分離各個電導體，不讓電流流過。
中文名稱：絕緣體
外文名稱：Insulator
又稱：電介質
釋義：不善於傳導電流的物質或不容易導電的物體
簡介
不善於傳導電流的物質稱為絕緣體（Insulator），絕緣體又稱為電介質引。它們的電阻率極高。絕緣體的定義：不容易導電的物體叫做絕緣體。 絕緣體和導體，沒有絕對的界限。絕緣體在某些條件下可以轉化為導體。這裡要注意：導電的原因：無論固體還是液體，內部如果有能夠自由移動的電子或者離子，那麼他就可以導電。沒有自由移動的電荷，在某些條件下，可以產生導電粒子，那麼它也可以成為導體。[1]
結構特點
絕緣體是指在通常情況下不傳導電流的物質。又稱電介質。絕緣體的特點是分子中正負電荷束縛得很緊，可以自由移動的帶電粒子極少，其電阻率很大，約為10~10歐姆 •米，所以一般情況下可以忽略在外電場作用下自由電荷移動所形成的宏觀電流，而認為是不導電的物質。
絕緣體可分為氣態(如氫、氧、氮及一切在非電離狀態下的氣體)、液態(如純水、油、漆及有機酸等)和固態(如玻璃、陶瓷、橡膠、紙、石英等)三類。
固態的絕緣體又分為晶體和非晶體兩種。實際的絕緣體並不是完全不導電的，在強電場作用下，絕緣體內部的正負電荷將會掙脫束縛，而成為自由電荷，絕緣性能遭到破壞，這種現象稱為電介質的擊穿。電介質材料所能承受的最大電場強度稱為擊穿場強。
在絕緣體中，存在着束縛電荷，在外電場作用下，這種電荷將作微觀位移，從而產生極化電荷，就是所謂電介質的極化。電介質按其物理性能可分為各向同性電介質和各向異性電介質兩種。就極化機制可分為無極分子和有極分子兩種。絕緣體在工程上大量用作電氣絕緣材料、電容器的介質和特殊的電介質器件如壓電晶體等。[1]
絕緣體的傳導性決定於物質中電子的行為.晶體中的電子行為取決於能帶結構.導帶全空，價帶全滿的物質即為絕緣體，導帶底和價帶頂的能量差(帶隙)很大時，在通常的電場下不導電.對於能隙較小的物質，在溫度較低時雖為絕緣體，但溫度升高時，價帶電子被激發到導帶，也會導電.另外，帶隙中的雜質能級上的電子或空穴激發到導帶或價帶時，也會導電。這兩種情況的物質通常稱為半導體.當用能量大於帶隙的光照射絕緣體時，價帶電子被激發到導帶，在價帶留下空穴，這二者都可導電，這種現象稱為光電導。大多數絕緣體都有極化性質，因此絕緣體有時也稱為電介質.絕緣體在一般電壓下是絕緣的，當電壓增加到一定限度時，將發生介電擊穿，絕緣狀態破壞.[2]
絕緣材料分類
所謂絕緣材料,也就是電阻率較高的資料,可以阻止電流經過,確保人身安全的一種材料。絕緣資料的品種許多,一般區分為氣體、液體和固體三類。
2、液體絕緣材料:包含礦藏絕緣油、合成絕緣油。
3、固體絕緣材料:分為有機固體絕緣資料和無機固體絕緣資料,有機固體絕緣資料包含膠、絕紙、纖維製品、塑料、橡膠、複合製品和粘帶等;無機固體絕緣資料包含玻璃、陶瓷及其製品等。[2]
性能分析
絕緣體是一種可以阻止熱(熱絕緣體)或電荷(電絕緣體)流動的物質。電絕緣體的相對物質就是導體和半導體，他們可以讓電荷通暢的流動(注:嚴格意義上說，半導體也是一種絕緣體，因為在低溫下他會阻止電荷的流動，除非在半導體中摻雜了其他原子，這些原子可以釋放出多餘的電荷來承載電流)。術語電絕緣體與電介質有相同的意思，但是兩種術語分別用在不同的領域中。 [3]
一個完全意義上的熱絕緣體，根據熱力學第二定律是不可能存在的。然而，有一些材料(如二氧化硅)就非常接近真正的電絕緣體，從而產生了閃存技術。一個更大類別的材料，如，橡膠和很多的塑料，對於家庭和辦公室配線來說都是"完美"的，沒有安全性方面的隱患， 並且效率也很高。在沒有發明出更好的合成(物理或化學反應)物質前，在大自然的固有物質中，雲母和石棉都可以作為很好的熱和電絕緣體。
導電性
絕緣體是不存在電導的物質。電子能帶理論指出，固體中的電子僅允許存在於一定的能量狀態，這些能量狀態形成彼此分離的能帶。電子趨向於先占據能量最低的能帶，在絕對零度能夠被填滿的能量最高的能帶叫做價帶，價帶之上的能帶叫做導帶，價帶和導帶之間的空隙叫做能隙。在絕對零度以上，價帶電子部分被激發而躍遷至導帶，成為導帶電子，並在價帶留下空穴。
根據能帶理論，被電子填滿的能帶或空的能帶對電導沒有貢獻，電導僅來源於半滿的能帶，導帶電子和價帶空穴合稱載流子。金屬的導帶被部分填充，因而有好的電導。對於半導體和絕緣體，在絕度零度下價帶被填滿，而導帶沒有電子。
在常溫下，半導體由於能隙較小，可以通過熱激發而形成電子空穴對，因而具有一定的電導。相反，絕大多數絕緣體通常具有非常大的帶隙寬度，價帶電子很難被激發至導帶，因此絕緣體的載流子濃度極低，相應地電導也極低，或者說這種材料絕緣。
對於絕緣體，總存在一個擊穿電壓，這個電壓能給予價帶電子足夠的能量，將其激發到導帶。一旦超過了擊穿電壓，這種材料就不再絕緣了。然而，擊穿通常伴隨着破壞材料絕緣性的物理或化學變化。
以上討論僅涉及電子導電。除了不存在電子導電，絕緣體中也不能有其他移動電荷帶來的電導。例如，如果液體或氣體中有離子存在，離子可以定向移動形成電流，因而這種材料是導體。電解液或等離子體都是導體，不管有沒有電子的流動存在。
擊穿性
絕緣體都會受到電擊穿的影響。當外加電場超過某個閾值，(這個閾值與材料的能隙寬度成正比)，絕緣體將突然轉變為導體，並可能帶來災難性的後果。在電擊穿過程中，自由電子被強電場加速到足夠高的速度，這些高速電子與束縛電子撞擊，能使束縛電子脫離原子的束縛(電離)。新的自由電子又能被加速並撞擊其他原子，產生更多的自由電子，形成一個鏈式反應。很快絕緣體中將會充滿可移動的載流子，因此其電阻將降至一個很低的水平。在空氣中，電暈放電是高電壓導體附近的正常電流;電弧放電是非正常，不希望見到的電流。相似地，擊穿可以發生在任何絕緣體，甚至是固體中。甚至連真空都存在某種形式的擊穿，但這種擊穿或稱真空電弧與電極表面的電子發射有關，而不是由真空本身產生的。[3]
用途介紹
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|250px|原圖鏈接圖片來源於機電之家網]]
絕緣體通常用做電纜的外表覆層。事實上空氣本身就是一種絕緣體，並不需要其他的物質進行絕緣。高壓輸電線就是通過空氣絕緣的，因為使用固體(例如塑料)覆層並不實際。然而，導線相互接觸可能造成短路和火災。在同軸電纜中，中心的導體必須位於正中，以防止電磁波的反射。另外，任何高於60V的電壓都會對人體造成電擊或觸電危險。使用絕緣體作為外表覆層可以防止這些問題。
在電子系統中，印刷電路板通常由環氧塑料和玻璃纖維製成，不導電的基板對銅導線層起支撐作用。在電子設備中，微小而精密的有效部件鑲嵌在不導電的環氧樹脂，酚醛樹脂，玻璃或陶瓷塗覆層之中。[4]
在諸如晶體管和集成電路等微電子元器件中，摻雜的硅材料通常是一種導體。但是通過在氧氣環境加熱，硅也可以很容易地轉變為絕緣體。硅被氧化將得到石英，也叫二氧化硅。
在帶有變壓器和電容器的高壓系統中，液態的絕緣的機油通常用來防止電弧放電的發生。在需要承受相當高的電壓而不被電擊穿的地方，人們用油替代空氣進行絕緣。其他的絕緣方法包括使用陶瓷，玻璃，真空等，或者在導線相距很遠時亦可使用空氣作為絕緣。
- ↑ 拓撲絕緣體——一種新的量子材料,超星網
- ↑ 絕緣體的材料是怎麼分類的？它的等級又是怎麼劃分的？,住宅在線網，2018-09-14
- ↑ 拓撲絕緣體——一種新的量子材料,超星網
- ↑ 拓撲絕緣體——一種新的量子材料,超星網