Электропр-ть диэлек-ов
Электр-ть диэлек-ов определяется в основном перемещением ионов. На концентр-ию ионов оказывают влияние: состав матер-ла, темпер-а, облучение матер-ла частицами высоких энергий. Концен-ия подвижных носителей заряда в полярных матер-ах, как правило, выше, чем в неполярных. Это связано с тем, что ионы примесей электрически взаимод-ют с дипольными моментами полярных молекул, поэтому очистка полярных матер-ов от примесей затруднена.
Влияние темпер-ы на электр-ть диэлек-ов
При повыш-ии темпера-ы энергия системы повыш-ся на величину kT и вероятность выхода иона из потенциа-ой ямы возрастает. Поэтому электр-ть диэл-ов при повыш-ии температ-ы растет в соответствии с выраж-ем: =0 exp(Ea/kT)
где: - удельная электр-ть диэлектрика, о -константа, Ea - энергия активации выхода иона из потенциал-ой ямы, kT- тепловая энергия системы. Зависимость электропров-ти от темпер-ы показана.
рис.2. Зависимость электропроводности от напряженности поля для загрязненных диэлектриков и чистых диэлектриков с ионной связью (а) и неионных крист-ов высокй чистоты (б).
Влияние напряжен-ти поля на электроп-ть диэ-в
При сравнительно небольших значениях напряжен-ти поля электр-ть диэл-ов следует закону Ома. Однако при повышении напряжен-ти поля электр-ть перестает следовать закону Ома. При дальнейшем повышении напряжен-ти поля возможны два случая: в первом электр-ть быстро нарастает с ростом напряженности поля (рис. 26 а), а во втором - вначале наступает насыщение электропровод-ти, и лишь затем в сильных полях наблюдается ее резкий рост (рис. 26 б). (Зависимость электропровод-ти от напряжен-ти поля для загрязненных диэл-ов и чистых диэл-ов с ионной связью (а) и неионных кристаллов высокой чистоты (б).) Первый случай наблюдается в загрязненных диэлектр-ах и чистых диэлектр-ах с ионной связью, в которых при увеличении напряжен-ти поля происходит размножение заряженных частиц. Второй случай типичен для неионных диэл-ов высокой чистоты, в которых число заряженных частиц ограничено, что и вызывает насыщение электропров-ти. В очень сильных полях происходит размножение ионов в результате перехода к пробою диэл-ов.
Поляризация диэлект-ов
Поляризацией называется такое состояние диэлектрика, когда суммарный электрический момент отличен от нуля. Появление поляризации является следствием воздействия различных факторов: электрического поля, температуры, механических напряж-ий и др. В большинстве диэлектриков поляризация возникает под действием электрического поля. По электрической структуре все диэлектрики можно разделить на полярные и неполярные. У полярных диэлектриков структурные единицы вещества имеет собственный дипольный момент. У неполярных диэлектриков в отсутствии внешнего поля дипольного момента нет. При помещении диэлектрика в электрическое поле диполи в полярных диэлектриках поворачиваются по полю. В неполярных диэлектриках внешнее электрическое поле приводит к смещению зарядов внутри электрически нейтральных молекул, что также приводит к появлению электрических диполей. Таким образом, внутри диэлектрика возникает собственное поле, направленное противоположно внешнему полю. В итоге напряженность внешнего поля в диэлектрике ослабевает в 0 раз.
Величина дипольных моментов (m), наводимых внешним полем, пропорциональна напряженности внешнего поля: m=E где коэффициент пропорциональности,называемый поляризуемостью.
Суммарный дипольный момент в единице объема тела V является численной характеристикой поляризации (Р)
Диэлектрич-ую проница-ть можно определить
как отношение вектора электрич-ого
смещ-ия D к напряжен-ти Е внешнего поля,
вызвавшего это смещ-ие:
Т.к. вектор электрич-го смещения является суперпозиций напряжен-ти элек-ого смещ-ия и поляр-ии:
D=E+P
то диэлектр-ую проницаем-ть можно выразить как:
= 1+ P/E
По механизму смещения заряженных частиц различают электронную, ионную и дипольную поляриз-ию. По характеру смещения заряженных частиц поляриз-ия может быть упругой (безгистерезисной) и релаксационной (гистерезисной).