Электропроводность диэлектриков

Поляризация приводит к появлению поляризационных токов или токов смещения. При электронной и ионной поляризации токи очень кратковременны и не фиксируются приборами. При релаксационных видах поляризации токи смещения называются абсорбционными. При постоянном напряжении токи возникают только в периоды его включения и выключения. При переменном напряжении токи имеют место в течение всего времени действия приложенного напряжения.

При наличии в диэлектриках свободных зарядов могут появиться токи сквозной электропроводности. Полная плотность тока называется током утечки.

I_ут = I_абс + I_скэл

В большинстве диэлектриков электропроводность ионная, реже электронная. R_{изоляции}= .

У твердых диэлектриков различают объемную и поверхностную электропроводность, а также - удельное объемное сопротивление, - удельное поверхностное сопротивление. , где R –объемное сопротивление; S – площадь электрода; h – толщина образца.

- численно равно сопротивлению квадрата любых размеров.

, где R_s – поверхностное сопротивление образца между электродами шириной d и межэлектродным расстоянием l.

и называются удельной объемной и поверхностной проводимостью и .

Полная проводимость складывается из объемной и поверхностной. Электропроводность диэлектриков зависит от их агрегатного состояния, Т и влажности среды.

При длительной работе диэлектрика под напряжением I_ск может уменьшится или увеличится. Это связано либо с электронной оболочкой, либо с процессами старения диэлектрика под напряжением.

Электропроводность газов – незначительна, если газ неионизирован. Ионизация может быть внешняя (ультрафиолет, рентгеновское излучение, нагревание) и ударная (соударение частиц газа ускоренных электрическим полем).

Росту тока препятствует рекомбинация заряженных частиц. До U = Uн – выполняется закон Ома. Uн – соответствует току насыщения.

Электропроводность жидких диэлектриков – сильно связана со строением молекул, диссоциирующих примесей, возможности диссоциации самой жидкости и может быть обусловлена также коллоидными и другими крупными частицами.

С ростом электропроводность жидкости растет. Сильнополярные жидкости уже рассматриваются как проводники с ионной электропроводностью. Электропроводность жидкости сильно зависит от температуры, увеличиваясь с ее ростом. Электропроводность твердых диэлектриков может быть обусловлена свободными электронами, ионами, примесями.

Вид электропроводности определяется экспериментально. Подвижность электронов на 9-12 порядков больше подвижности ионов.

В телах с кристаллической ионной решеткой электропроводность связана с валентностью ионов. В кристаллах NaCl больше чем у MgO или Al₂O₃ . В анизотропных кристаллах неодинакова по различным его осям. Для кварца в направлении главной оси в 1000 раз больше, чем в направлении перпендикулярном этой оси.

В кристаллических телах с молекулярной решеткой (сера, алмаз) мала и определяется в основном примесями. У пористых диэлектриков большой вклад в вносит адсорбированная вода. Влага еще сильнее увеличивает , если в составе материала есть растворимые примеси (электролиты).

Поверхностная _s обусловлена во многом наличием влаги, загрязнениями и различными дефектами поверхности. Поскольку адсорбция влаги связана с природой материала диэлектрика, то увеличение в этом случае рассматривают как свойство самого диэлектрика. На это сильно влияет относительная влажность воздуха.

Загрязнения сильнее сказываются для гидрофильных диэлектриков, чем для гидрофобных. Усиливает растворимость в воде материала диэлектрика, адсорбционная активность поверхность к загрязнениям.

Для уменьшения _s – промывка в спирте, нагрев, кипячение в дистиллированной воде, нанесение кремнийорганических лаков.