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 п_тии_т 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.