Электропроводность на постоянном токе. Температурная зависимость.
электропроводность диэлектриков
При подаче постоянного напряжения электропроводность диэлектриков можно представить графиком:
Рисунок 34
1 – 2 остаточный ток, имеет малое, но конечное значение;
2 – 3 ток, обуславливаемый процессом заряда ёмкости и поляризацией диэлектрика.
Из зонной теории известно, что ширина запрещённой зоны диэлектриков достигает 10эВ, следовательно, ионизация (отрыв электрона от атома) возможна только при очень больших энергиях (температура должна быть сравнима с температурой на поверхности Солнца), что на практике не возможно. Но, при температуре выше абсолютного нуля есть статистическая вероятность того, что электрон всё-таки приобретёт необходимую для отрыва энергию.
При любой температуре мы получим некоторое число электронов, способных перемещаться по объёму вещества\ Выражение для электропроводности примет вид:
Этой же формулой определяется температурная зависимость электропроводности диэлектриков. График этой зависимости представлен на рисунке 35
Рисунок 35
а – идеальная характеристика;
б – реальная характеристика.
Кривая 1 иллюстрирует случай молекулярно-структурных изменений в диэлектрике при нагреве;
Кривая 2 отражает наличие различных видов носителей зарядов с различными энергиями ионизации.
Поляризация диэлектриков.
Для электропроводности на переменном напряжении большое значение приобретает явление поляризации.
|
|
|
Поляризация – состояние диэлектрика, характеризующееся наличием электрического момента у любого элемента объёма этого диэлектрика.
Способность различных материалов поляризоваться характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью: E(кривая)= С делить С(0) где С – ёмкость конденсатора с диэлектриком, С(0)- ёмкость того же конденсатора в вакууме (без диэлектрика).
Существует множество разновидностей поляризации. Различают:
· Электронную.
· Ионную
· Дипольно-релаксационную
· Ионно-релаксационную
· Электронно- релаксационную
· Миграционную
· Резонансную
· Спонтанную
Электронная поляризация
Характерна для атомов, у которых отсутствует какой-либо природный электрический момент.
Данная поляризация присуща всем веществам независимо от их природы, однако часто маскируется другими видами поляризации.
Ионная поляризация
Характерна для веществ, имеющих структуру ионного кристалла, при этом электроны одного компонента присваиваются другим.
При подаче электрического поля, ионы кристаллической решётки смещаются, происходит упругое искажение решётки. До тех пор, пока оно упругое, поляризация – чисто ионная.
|
|
|
Д ипольно-релаксационная поляризация
Характерна для веществ, молекулы которых уже имеют природный дипольный момент. Например, молекула воды
По механизмам поляризации различают полярные и неполярные диэлектрики.
Для неполярных характерна электронная поляризация. Примерами служат: водород Н2, бензол, парафин, полиэтилен.
Полярные (дипольные) диэлектрики имеют одновременно электронную и дипольно-релаксационную виды поляризации.
Примеры: эпоксидные компаунды и смолы, капрон, хлорированные углеводороды.
Ионные соединения
Их разделяют на соединения
с ионной и электронной поляризацией (корунд, слюда, кварц);
с ионной и электронно-релаксационной (неорганические стёкла, многие виды керамики).
По признаку наличия потерь выделяют:
1. линейные диэлектрики с малыми потерями
2. диэлектрики с большими потерями
Классификация диэлектриков
Все диэлектрики делятся на две большие группы:
· конденсаторные;
· изоляционные.
Изоляционные диэлектрики используются для создания электрической изоляции.
Конденсаторные – для создания требуемых значений ёмкости. В некоторых случаях – для обеспечения определённого характера зависимости ёмкости от внешних факторов.
|
|
|
Отнесение диэлектрика к той или иной группе не может быть абсолютно однозначным, так как в различных условиях один и тот же диэлектрик может выполнять разные функции. Например, оксид кремния SiO2 используется и в качестве изоляционного, и в качестве конденсаторного материала, а также в качестве маскирующего материала и активного диэлектрика (кварц).
Следовательно, для отнесения диэлектрика к той или иной подгруппе необходимо оценить комплекс параметров, присущих диэлектрику и сопоставить с теми условиями, в которых ему предстоит работать. Однако в общем виде можно утверждать: важнейшие параметры
Очень редко диэлектрики применяются только как изоляционные или конденсаторные. Например, ПВХ – материал только изоляционный, титанат стронция – только конденсаторный.
Подавляющее большинство диэлектриков применяются и как изоляционные, и как конденсаторные: слюда, керамика, стекло, полимерные плёнки.
Конденсаторные диэлектрики делятся на:
Пассивные диэлектрики: выполняют накопительную функцию, классифицируются исходя из особенностей строения, структуры.
Активные диэлектрики: предназначены для создания устройств, выполняющих в аппаратуре функции генерации, преобразования, накопления, хранения информации. Применяются в функциональной электронике.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 471; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!