Wа -суммарная энергия диссоциации и перемещения ионов.

Электропроводность твердых диэлектриков

Электропроводность жидких диэлектриков

Неполярные и слабополярные жидкости: носители заряда в основном ионы, возникающие при диссоциации молекул примеси.

Степень диссоциации – это отношение числа дисоциированных молекул к общему числу молекул жидкости.

↑e → ↑ степень диссоциации, которая также зависит от концентрации примеси.

жидкость	Особенности строения	rv	e
Бензол Трансформаторное масло бензин	Неполярная	1011-1012	2.2
1010-1013	2.2 2.0
Совол Касторовое масло	Полярная	108-1010	4.5 4.6
Ацетон Этиловый спирт Дистиллированная вода	Сильнополярная	104-105
103-104

 

Диссоциация молекул жидкости с ионным характером связи → собственная электропроводность.

Электронная электропроводность может наблюдаться в сильных полях при эмиссии электронов с катода в очищенных от примесей жидкостях.

Очистка жидкостей от примесей → r_v ↑. Очистка м.б. за счет длительного пропускания тока через диэлектрик (перенос свободных ионов к электродам).

Молионная электропроводность – характерна для масел с включениями влаги (воды) и для лаков с мелкодисперсными наполнителями.

e _{частицы} > e _{основ.вещества} → знак заряда частицы +

e _{частицы} < e _{основ.вещества} → знак заряда частицы −

Эти заряженные частицы – молионы.

 

↑Т → ↓r_v = В*exp (W/kT) также из-за ↓ вязкости жидкости(↑ подвижности ионов)W – энергия диссоциации

Сильные поля → закон Ома нарушается из-за диссоциации собственных молекул жидкости, ↑ подвижности ионов (↓вязкости) или эмиссии электронов с катода в очищенных жидкостях.

 

В большинстве случаев ток в твердых диэлектриках обусловлен движением ионов (освобождаемых под влиянием флуктуаций теплового движения), реже – движением электронов или дырок (в титаносодержащей керамике).

При низких температурах перемещаются слабозакрепленные ионы, в частности ионы примесей (примесная электропроводность). При высоких температурах передвигаются некоторые ионы кристаллической решетки.

В диэлектриках с атомной или молекулярной решеткой электропроводность весьма мала и только примесная.

γ(T) = q*μ(T)*N(T) μ = v/E [м²/(В*с)] – подвижность заряда.

N(T) – концентрация носителей заряда [м^-3].

Для большинства ионных диэлектриков: γ(T) = γ₀*exp (-W_а/kT)

1- примесная электропроводность (Wа1) 2- собственная электропроводность Wа2

γ(T) = γ₀₁*exp (-W_а1/kT) +γ₀₂*exp (-W_а2/kT)

Излом кривойlgγ(1/T) м.б. также из-за различных энергий диссоциации основного вещества.

В кристаллах с ионной решеткой:

γ кристаллов с одновалентными ионами > γ крист. с многовалентными ионами

(NaCl) (MgO, Al₂O₃)

В кристаллах проводимость не одинакова по разным осям: γ кварца в направлении || главной оси в 1000 раз > γперпендикулярно этой оси.

Пористые диэлектрики (мрамор, дерево, фибра): влажная среда → ↓r_v на несколько порядков. Высушивание (прогрев) → r_v↑.

Электронная электропроводность не сопровождается переносом вещества. Ионная – сопровождается → так можно экспериментально определить вид электропроводности.

↑ приложенное U (слабые поля): → γ↑из-за образования объемных зарядов, ионизация газовых включений, плохой контакт м/у диэлектриком и проводником.

Сильные поля : 10-100 МВ/м:

γ = γ₀ exp(β₁ • E) Формула Пуля

в некоторых случаях (при Е близкой к пробивной)

γ = γ₀ exp(β₂ • Ö E ) Формула Френкеля