«Электропроводность диэлектриков»

Поляризационные процессы смещения связанных зарядов в диэлектрике до момента установления равновесного состояния происходят во времени, создавая поляризационные токи или токи смещения.

При дипольно-релаксационной поляризации токи смещения на­зывают еще абсорбционными токами i_абс. При постоянном на­пряжении абсорбционные токи возникают только в моменты вклю­чения и выключения напряжения. Наличие в технических диэлек­триках небольшого числа свободных зарядов приводит к возникновению слабых по величине токов сквозной проводимости i_ск. Та­ким образом, полный ток в диэлектрике, называемый током утеч­ки, складывается из абсорбционного и сквозного (рис.17)

I_ут=i_аб+ i_ск

Проводимость диэлектрика при постоянном напряжении определяется величиной сквозного тока. При переменном напряжении проводимость определяется сквозным током и абсорбционными то­ками замедленных механизмов поляризации.

У твердых диэлектриков различают объемную и поверхностную электропроводность, которую оценивают, соответственно, удель­ным объемным сопротивлением (ρ, Омм) и удельным поверхностным сопротивлением (p_s, Ом).

О 60 t,с

Рисунок 17 Изменение тока утечки в твердом диэлектрике

Удельное объемное сопротивление численно равно сопро­тивлению куба с ребром в 1 м, если ток проходит через две проти­воположные грани. В случае плоского образца в однородном поле

где R - объемное сопротивление образца, Ом;

S - площадь электро­да, м²;

h - толщина образца, м.

Удельное поверхностное сопротивление численно равно сопротивлению квадрата любых размеров, если ток проходит через две противоположные стороны

где R_s - поверхностное сопротивление образца между параллельно стоящими электродами шириной d, находящимися друг от друга на расстоянии l (рис. 18).

1 - электроды, 2 – диэлектрик

Рисунок 18 Схема определения удельного поверхностного сопротивления p_s твердого диэлектрика

Полная проводимость диэлектрика, соответствующая сопро­тивлению изоляции R_из, складывается из объемной и поверхностной проводимостей.

Электропроводность диэлектриков зависит от концентрации свободных носителей заряда, температуры и влажности среды. Примеси являются дополнительными источниками ионов и увели­чивают электропроводность.

С повышением температуры растут подвижность носителей за­ряда и их количество, поэтому электропроводность диэлектриков возрастает, а сопротивление падает.

Увеличение влажности среды практически не оказывает влия­ния на проводимость неполярных диэлектриков, так как они не сма­чиваются водой. Полярные диэлектрики смачиваются водой, а вода является источником ионов. Кроме того, при наличии влаги может происходить частичная диссоциация молекул диэлектрика и приме­сей, что приводит к возрастанию электропроводности.