Электропроводность твёрдых диэлектриков
Электропроводность твёрдых диэлектриков обусловлена передвижением ионов или наличием в них свободных электронов.
Вид электропроводности можно установить экспериментально, используя закон Фарадея. Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества, то есть явлением электролиза. При электронной электропроводности данного явления не наблюдается.
В диэлектриках с атомной или молекулярной решеткой электропроводность зависит только от наличия примесей. Как правило, удельная проводимость таких материалов незначительна.
Большинство применяемых на практике твердых диэлектриков обладают ионной электропроводностью. Это синтетические и органические полимеры, неорганические стекла, керамические материалы, кристаллы и т.д. Связано это с тем, что энергия освобождения ионов в твердых диэлектриках не превышает 5эВ, тогда как для электронов она более 5эВ.
Удельную проводимость в твердых диэлектриках можно записать в виде
(2.12)
где n - число носителей в единице объёма, ; q - заряд носителя, ; и - подвижность
При ионной электропроводности число диссоциированных ионов и их подвижность находятся в экспоненциальной зависимости от температуры
(2.13) (2.14)
где п -общее число электронов в - энергия диссоциации; кТ -тепловая
энергия; предельная подвижность иона; -энергия перемещения иона.
Подставляя птиит в выражение для удельной проводимости (2.12) и объединив постоянные и q в один коэффициент А получим
(2.15) где
Из данной формулы следует, что чем больше значения энергии перемещения и энергии диссоциации, тем значительней изменяется удельная проводимость при изменении температуры.
В связи с тем, что обычно температурная зависимость удельной
проводимости определяется в основном изменением концентрации носителей.
При напряжениях, близких к значению напряжения пробоя, в создании тока наряду с ионами участвуют и электроны.
В веществах кристаллического строения с ионной решеткой электропроводность связана с валентностью ионов. Кристаллы с одновалентными ионами обладают большей проводимостью, чем кристаллы с многовалентными ионами.
В анизотропных кристаллах удельная проводимость неодинакова по различным осям кристалла.
В твёрдых пористых диэлектриках при поглощении ими влаги удельная проводимость существенно повышается, особенно в тех случаях, когда в диэлектрике содержатся примеси легко растворимые в воде Для уменьшения влагопоглощения и влагопроницаемости пористых диэлектриков их подвергают пропитке.
Литература [1, с.30 - 43.]
Контрольные вопросы:
1 .Опишите физическую сущность процесса электропроводности в диэлектриках.
2.Укажите факторы, которые влияют на поверхностную и объёмную электропроводность.
3 .Приведите определение удельных объёмного и поверхностного сопротивлений.
4.Изложите сущность процесса электропроводности в газах и отметьте его особенности.
5.Опишите характер электропроводности жидких диэлектриков и объясните её зависимость от температуры.
6.Перечислите факторы, которые влияют на поверхностную проводимость и
укажите способы её уменьшения.
7.Приведите примеры зависимости электропроводности твердых диэлектриков
от внешних факторов и объясните их.