Уудельная объемная электропроводность

Механизмы возникновения тока абсорбции в диэлектриках

Наличие носителей заряда в различных диэлектриках

Вид диэлектрика	Носители заряда (область слабых полей)	Природа носителей заряда (происхождение)
Газообразные	Положительные и отрицательные ионы	Ионизация молекул газа
В сильных полях также электроны	Ударная ионизация и фотоионизация молекул газа
Жидкие	Ионы	Диссоциация молекул примесей
Коллоидные заряженные частицы	Характерны для коллоидных растворов-эмульсий (коллоидные частицы-жидкость) и суспензий (взвешенное фаза-твердое вещество)
Твердые	Ионы	Диссоциация примесей или собственных молекул
Точечные дефекты кристаллической решетки: вакансии (пустые узлы), межузельные ионы	Зависят от структуры кристаллического диэлектрика
Электроны проводимости или дырки в заполненной зоне	В диэлектриках с электронным механизмом проводимости

В постоянном электрическом поле токи абсорбции I_абс могут устанавливаться в течение длительного времени (в течение минут или даже часов) в зависимости от типа диэлектрика и механизма поляризации. После исчезновения тока абсорбции через диэлектрик будет протекать только ток сквозной проводимости I_скв.

При расчете сопротивления изоляции на постоянном напряжении необходимо расчет вести по току сквозной проводимости I_скв, исключая токи абсорбции. Механизмы возникновения и уменьшения тока абсорбции I_абс показаны в табл. 2.

Таблица 2

Условия возникновения Iабс	Механизм или причина уменьшения проводимости
При ионной проводимости наличие блокирующих контактов с электродами	Блокирующие контакты препятствуют прохождению носителей заряда через границу электрод-диэлектрик или разряду носителей, подходящих из объема диэлектрика на границе с электродом.
Неоднородная структура диэлектрика	Накопление заряда на границах раздела, что вызывает перераспределение электрического поля.
Ионная проводимость в жидком диэлектрике	Необратимое удаление носителей заряда и разрядка их на электродах (электроочистка)
Инжекция электронов или дырок в диэлектрик	Захват носителей заряда на ловушки (дефекты решетки) и исключение их из процесса переноса тока
Наличие в диэлектрике замедленной поляризации	Установление релаксационной поляризации с течением времени

В общем случае без учета природы носителей заряда для однородного и изотропного вещества объемная плотность тока будет пропорциональна напряженности поля Е

j = γ_υ E, (1)

где γ_υ - удельная объемная проводимость вещества.

Эта формула представляет собой закон Ома в дифференциальной форме.

Для оценки параметров диэлектриков обычно используют величину обратную γ_υ - удельное объемное сопротивление

ρ_υ = 1/γ_υ (2)

Плотность тока можно выразить также как произведение n • q на υ, где n - концентрация носителей заряда, q - величина заряда, а υ - средняя скорость носителей заряда вдоль направления Е.

j = n q υ (3)

Из сравнения (2.1) и (2.3) получим

γ_υ = n q υ / E (4)

Отношение υ к Е называется подвижностью носителей заряда

μ = υ / E (5)

С учетом (2.4) получим

γ_υ = n q μ (6)

Для диэлектрика плоского конденсатора с поперечным сечением S, равным площади каждого электрода и толщиной диэлектрика d, (расстояние между электродами)

ρ_υ = R S / d (7)

В системе СИ рассмотренные в формулах параметры выражаются в следующих единицах: j - А/м²; E - В/м; n - м^-3; q - Кл; υ - м/с; μ - м²/В•с; ρ - Ом•м; γ- 1/Ом•м.

Дата добавления: 2014-01-13