Электреты

Электретом называют тело из диэлектрика, длительно сохраняющее поляризацию и создающее в окружающем его пространстве электрическое поле, т. е. электрет является формальным аналогом постоянного магнита.

Электреты по своим свойствам подразделяются на:

Термоэлектреты – которые способны создавать электрическое поле в окружающем пространстве в течение многих месяцев и даже лет.

Фотоэлектреты – изготавливаются из материалов, обладающих фотоэлектропроводностью (сера, сульфид кадмия и др.) при одновременном воздействии света и электрического поля. Фотоэлектреты могут длительно сохранять заряды в темноте и быстро разряжаются при освещении.

Электроэлектреты- образуются при воздействии на диэлектрик только электрического поля без нагрева или облучения. Поле выбирают настолько большим, что над поверхностью диэлектрика возникает газовый разряд (электрическая прочность газа ниже, чем у твердого диэлектрика); ионы, ускоренные полем, бомбардируют поверхность диэлектрика, создавая структурные дефекты и образуя поверхностный заряд. Электризация диэлектрика облегчается при пониженном давлении газа в коронном разряде. Такие электреты называют короноэлектретами.

Образование электретного состояния в диэлектрике поясняет рисунки 2.12.1, 2.12.2, 2.12.3.

Рис. 2.12.1. Электретное состояние в диэлектриках до поляризации

Из рис. 2.12.1 видно, что на каждой из поверхностей электрета, находящегося под поляризующими электродами, образуютея электрические заряды обоих знаков.

Рис. 2.12.2. Электретное состояние в диэлектриках при поляризации

Из рис. 2.12.2 видно, что сразу после окончания поляризации преобладает гетерозаряд.

Рис. 2.12.3. Электретное состояние в диэлектриках после поляризации

А спустя некоторое время, когда тепловое движение дезориентирует диполи (рис. 1,в), преобладающим оказывается гомозаряд.

У органических полярных электретов преобладают гетерозаряды, у неорганических (керамических) материалов и органических неполярных диэлектриков — гомозаряды. У такого известного неполярного диэлектрика, как пленочный фторопласт, существует очень прочно удерживаемый и значительный по величине гомозаряд. Гомозаряд локализован только в поверхностных слоях электрета, тогда как гетерозаряд распределен по всему объему электрета, что и подтверждает физическую природу этих зарядов. Это явление характеризуется кривыми (рис 2.12.4).

Рис. 2.12.4. Кривые зависимости заряда электрета от времени: 1— сторона электрета, обращенная к минусу поляризующего напряжения; 2—то же — к плюсу.

Обычно электрет имеет вид тонкой пластинки или пленки с разноименными зарядами одинаковой поверхностной плотности на противоположных сторонах (рис. 2.12.5).

Рис. 2.12.5. Электрет между металлическими обкладками

В настоящее время наибольшее практическое применение находят электреты на основе полимерных пленок (политетрафторэтилен, поли-этилентерефталат, поликарбонат, полиметилметакрилат и др.). В условиях повышенной влажности наиболее стабильны электреты из политетрафторэтилена.

Если электрет поместить между металлическими обкладками, то индуцированный заряд на них будет равен:

где Q – заряд на поверхности электрета, h₁ – зазор между поверхность. Электрета и электродом, h₂ – толщина электрета, e - диэлектрическая проницаемость материала электрета.

Электреты могут быть использованы для изготовления микрофонов и телефонов, измерения механических вибраций, в качестве пылеуловителей, дозиметров радиации, измерителей атмосферного давления и влажности, электрометров, в клавишных вычислительных машинах, в электрофотографии и во многих других случаях.

Дата добавления: 2014-01-20