Электропроводность твёрдых тел

Электропроводность твёрдых тел обуславливается передвижением как ионов самого диэлектрика, так и ионов случайных примесей, а у некоторых материалов может быть вызвана наличием свободных электронов. Электронная электропроводность наиболее заметна при сильных электрических полях. Вид электропроводности устанавливают экспериментально, используя закон Фарадея.

В процессе прохождения электрического тока через твёрдый диэлектрик содержащиеся в нем ионы примеси могут частично удалятся, выделяясь на электродах, как это имеет место и в жидкостях.

В твёрдых диэлектриках ионного строения вещества, электропроводность обусловлена главным образом перемещением ионов, освобождаемых под влиянием флуктуации теплового движения. При низких температурах передвигаются слабо закреплённые ионы, в частности ионы примесей. При высоких температурах освобождаются и некоторые ионы из узлов кристаллической решётки. В диэлектриках с атомной или молекулярной решёткой электропроводность связана только с наличием примесей, удельная проводимость их весьма мала. В каждом отдельном случае вопрос о механизме электропроводности решается на основании данных об энергии активации носителя заряда.

В телах кристаллического строения с ионной решёткой электропроводность связана с валентностью ионов. Кристаллы с одновалентными ионами обладают большей проводимостью, чем кристаллы с многовалентными ионами. В кристаллах проводимость неодинакова по разным осям кристалла. Так, проводимость кварца в направлении, параллельном главной оси, примерно в 1000 раз больше, чем в направлении, перпендикулярном этой оси. Удельная проводимость амфорных тел одинакова во всех направлениях и обуславливается составом материалов и наличием примесей. У высокомолекулярных органических и элементоорганических полимеров она зависит также от степени полимеризации, от степени вулканизации (для эбонита). Органические неполярные аморфные диэлектрики, как, например, полистирол, отличаются очень малой удельной проводимостью.

Поверхностная электропроводность

Поверхностная электропроводность обусловлена присутствием влаги и других загрязнений на поверхности диэлектрика. Вода смягчается, как указывалось выше, значительной удельной проводимостью. Достаточно тончайшего слоя влаги на поверхности диэлектрика, чтобы была обнаружена заметная проводимость, определяемая в основном толщиной этого слоя. Однако, поскольку сопротивление адсорбированной плёнки влаги связанно с природой материала, на поверхности которого она находится, поверхностную электропроводность обычно рассматривают как свойство самого диэлектрика.

Адсорбция влаги на поверхности диэлектрика находится в тесной зависимости от относительной влажности окружающей среды. Поэтому относительная влажность является важнейшими факторами, определяющим значение удельной поверхностной проводимости диэлектрика.

Удельная поверхностная проводимость тем ниже, чем меньше полярность вещества, чем ниже поверхность диэлектрика и чем лучше она отполирована. Наиболее высокими значениями удельного поверхностного сопротивления обладают неполярные диэлектрики, поверхность которых не смачивается водой.