Электропроводность диэлектриков

Практически используемые диэлектрики содержат в своем объе­ме небольшое количество свободных зарядов, которые перемещают­ся в электрическом поле. Поэтому диэлектрики на постоянном на­пряжении пропускают весьма малый ток. Этот ток называют сквоз­ным током утечки.

Удельная проводимость и удельное сопротивление. На рис. 7.1 схематически изображен участок твердой изоляции с расстоянием (h, м) между электродами 1 и 2 и сечением S=b·l (м²), по которому протекает сквозной ток утечки I_из (А). Ток I_из складывается из объемного тока утечки I_υ, протекающего через объем, и поверхност­ного тока утечки I_S, протекающего по поверхности изоляции от электрода 1 к 2. Если к электродам приложено напряжение U (В), то проводимость G_из (См) такого участка изоляции равна G_из=I_из/U.Величина, обратная G_из называется сопротивлением изоляции: R_из=1/G_из (Ом).

Для твердых диэлектриков ток I_υ определяет величину объем­ной G_υ,а ток I_s – поверхностной G_S проводимости изоляции, а со­ответственно объемное R_υ и поверхностное R_S сопротивления.

Рис. 7.1. Объемный lυ и поверхностный ls токи утечки через участок изоляции.

Электропроводность диэлектрика характеризуют параметрами: удельной объемной σ_υ и поверхностной σ_S проводимостью или удель­ным объемным ρ_v и поверхностным ρ_S сопротивлением. Если объем­ное сопротивление изоляции (рис. 7.1) равно R_υ, то ρ_v=RvS/h. Приняв, что рассматриваемый участок имеет форму куба, где h=b=l=1 (м), получим, что ρ_υ имеет размерность Ом·м, а объемная проводимость σ_υ - См·м^-1.

Поверхностный ток утечки I_S протекает по участку диэлектрика длиной h от электрода 1 к 2, пери­метр которых равен p=2(l+b). Поэтому удельно поверхностное сопротивление равно ρ_S=plh (Ом), а проводимость σ_S (См).

Для газообразных и жидких диэлектриков поверхностное сопротивление и проводимость не определяются.

При определении ρ жидких диэлектриков используются измери­тельные ячейки, представляющие собой металлические сосуды, из­готовленные из нержавеющей стали, меди, латуни или других ма­териалов. В сосудах расположены необходимые для измерения электроды.

При подаче на испытуемый образец постоянного напряжения через диэлектрик протекают сквозной ток утечки и ток абсорбции. Ток абсорбции вызывается процессом установления медленных ви­дов поляризации и спадает со временем. В большинстве диэлектриков ток абсорбции спадает за время, много меньшее 60с. Поэтому измерение сопротивления образца производят после выдержки его под напряжением в течение 1мин, фиксируя откло­нение гальванометра. Если время спадания тока абсорбции в ди­электрике превышает 1 мин, то в технических условиях на поря­док измерения его удельного сопротивления оговаривается время выдержки его под напряжением перед измерением величины со­противления.

Физическая природа электропроводности диэлектриков. Удель­ная проводимость определяется числом носителей заряда п (м^-3) в единице объема вещества, зарядом q (Кл) и подвижностью μ (м²/В·с) носителя заряда:

σ = ngμ. (7.1)

 

Подвижность заряда – отношение скорости υ (м/с), упорядо­ченного перемещения заряда в электрическом поле к напряженно­сти Е (В/м), электрического поля: μ=υ/E.

В диэлектриках свободными зарядами, которые перемещаются в электрическом поле и обусловливают электропроводность, могут быть ионы (положительные и отрицательные), молионы (в жидких диэлектриках), электроны и электронные вакансии (дырки), поляроны. Такие свободные заряды образуются за счет нагрева диэлек­трика, в результате которого происходит термическая диссоциация частиц, при воздействии на диэлектрик света или при его ионизирующем (радиационном) облучении. В сильных электрических полях возможна инжекция зарядов (электронов, дырок) в диэлек­трик из металлических электродов, если вторым электродом служат вода или дру­гая жидкость – электролиты, в которых имеются свободные поло­жительные или отрицательные ионы; в результате ударной ионизации, когда в сильных электрических полях свободные заряды (ионы и электроны) образуются в диэлектрике, ускоряются в электрическом поле и приобретают энергию, которая достаточна, чтобы при соударении такого ускоренного электрона с молекулой или атомом вещества произошла их ионизация.

В жидких диэлектриках в процессе эксплуатации под действием электрического поля и теплоты происходят химические процессы, в результате которых продукты окисления образуют в жидкости твердые частицы коллоидного размера (диаметр частицы 10^-6м). Такие твердые частицы попадают в жидкость и тогда, когда в ней размещены устройства с органической изоляцией и происходит по­степенное разрушение изоляции; наконец, в жидкость попадают пыль и влага из воздуха. Частицы на свою поверхность адсорби­руют (собирают) имеющиеся в жидкости ионы и поэтому заряжают­ся. Если диэлектрическая проницаемость вещества, из которого со­стоит частица, больше диэлектрической проницаемости жидкости, то она заряжается положительно. В противном случае на частице со­бираются отрицательные ионы. Такая заряженная частица назы­вается молионом. В электрическом поле она перемещается к элек­тродам, где обменивается с ним зарядом, нейтрализуется и оседает на электродах.

Положительно заряженные ионы называют катионами потому, что они перемещаются в электрическом поле к катоду, отрицатель­ные - анионами, они перемещаются к аноду. Вблизи электродов происходит обмен зарядами между электродами и ионами, ионы нейтрализуются и на электродах выделяются продукты нейтрали­зации – металлы или газы.

Процесс электропроводности, обусловленный перемещением ио­нов или молионов, связан с переносом вещества – ионов, молио­нов. Поэтому при постоянном напряжении стечением времени кон­центрация таких заряженных частиц в объеме диэлектрика умень­шается, изменяются протекающий ток и удельная проводимость диэлектрика. Это явление используют для электроочистки, где не­желательные примеси в диэлектрике, диссоциирующие на ионы, удаляются из диэлектрика в результате процесса электропровод­ности на постоянном напряжении. Явление молионной электропро­водности в жидких диэлектриках используют для получения тон­ких диэлектрических слоев на поверхности металлических деталей. Такие слои образуются при осаждении коллоидных заряженных ча­стиц диэлектрика на электродах, которыми служат изолируемые детали, помещенные в жидкий диэлектрик, содержащий коллоид­ные частицы осаждаемого диэлектрического материала.

Электронная электропроводность может наблюдаться в газооб­разных, жидких и твердых диэлектриках. Она становится преобла­дающей в сильных электрических полях. Процесс электронной электропроводности кристаллических твердых диэлектриков объяс­няют на основе представлений зонной теории электропроводности твердых тел.

В диэлектриках ширина запрещенной зоны ∆Е=3-7эВ. Энергию, достаточную для перехода в зону проводимости, элек­троны могут приобрести за счет нагрева либо при облучении диэлек­трика светом, квантами, энергия которых больше ширины запре­щенной зоны, либо при помещении диэлектрика в сильное электри­ческое поле.

В газообразных и жидких диэлектриках электроны связываются с молекулами, образуются отрицательно заряженные комплексы, которые перемещаются в электрическом поле. В слабых электриче­ских нолях подвижность таких носителей зарядов невелика, по­этому электронная проводимость мала.

Электропроводность газообразных диэлектриков. В слабых элек­трических полях удельная проводимость газов весьма мала. На­пример, удельное объемное сопротивление воздуха при нормаль­ных условиях равно 10¹⁸Ом·м. Ток в этих условиях возникает в ре­зультате перемещения свободных ионов и электронов, которые об­разуются под действием ионизирующих излучений земной коры, космических лучей, ультрафиолетового излучения солнца, нагре­ва. Такие факторы ионизации называют внешними факторами. Наряду с ионизацией в газе происходит рекомбинация, возникаю­щая вследствие объединения положительных ионов и электронов, совершающих хаотическое непрерывное тепловое движение. В ре­зультате рекомбинаций образуются молекулы газа, не имеющие за­ряда.

В электрическом поле часть из образовавшихся ионов уносится к электродам и там нейтрализуется. Этот процесс определяет плот­ность тока j, которая растет при увеличении Е по закону Ома (рис. 7.2, участок 1).

В поле Е₁ все заряженные частицы, которые образуются в ди­электрике под действием внешних ионизаторов, уносятся электри­ческим полем к электродам, не рекомбинируя, а ток, протекающий через диэлектрик, достигает насыщения (рис. 7.2, участок 2). Ток насыщения зависит от расстояния h между электродами в конден­саторе. Например, в воздухе при нормальных условиях при h=0,01 м напряженность Е₁= 6В/м, плотность тока j_нас= 6·10^-15А/м²; при h=0,1м – соответственно 6,0В/м и 6·10^-14А/м². Рабочие напряженности в диэлектрике намного больше, следовательно, газовый диэлектрик практически всегда работает в условиях насыщения.

При напряженностях, больших Е_н, в газах начинается процесс ударной ионизации (рис. 7,2, участок 3), Образующиеся под дейст­вием внешних ионизаторов заряженные частицы ускоряются в электрическом поле и на длине свободного пробега приобретают энергию, достаточную для ионизации молекул газа. Плотность заряженных частиц увеличивается, ток растет, что приводит к про­бою газового промежутка. Для воздуха при нормальных условиях процесс ударной ионизации наступает при Е_н=10⁶ В/м.

Если в газообразном диэлектрике содержатся взвешенные частицы – примеси или специально введенные малых размеров ча­стицы смол, пластмасс, измельченных керамик, мельчайшие капель­ки жидких диэлектриков, то образующиеся в результате ионизации молекул газа ионы и электроны оседают на поверхности частиц, заряжают их. Заряженные частицы перемещаются в электрическом поле, и ток, протекающий через такой диэлектрик, становится большим. Такой процесс используют в технологии нанесения на различные детали и конструкции электроизолирующих слоев под действием электрического поля.

Электропроводность жидких диэлектриков. В неполярных жид­ких диэлектриках диссоциация молекул на ионы незначительна, по­этому число носителей заряда в единице объема невелико и прово­димость мала. Источником ионов в неполярной жидкости могут быть примеси — влага, различные полярные жидкости, частицы твердых веществ, молекулы которых диссоциируют на ионы. В таких слу­чаях проводимость жидкости называют примесной. Молекулы поляр­ных жидкостей диссоциируют на ионы в большей степени, поэтому их проводимость большая. Если в полярной жидкости содержится даже небольшое количество полярной примеси, то ее молекулы прак­тически все диссоциируют, возрастает и количество диссоцииро­вавших молекул жидкости и проводимость сильно увеличивается.

Перемещение иона в жидкости происходит следующим образом. Ион совершает тепловые колебания в положении временного за­крепления с частотой υ=10¹²-10¹³Гц. В результате ион пре­одолевает силы взаимодействия с соседними молекулами и переме­щается, «перескакивает» в новое положение временного закрепле­ния, которое отстоит на расстоянии, равном межмолекулярному расстоянию (10^-10м). Силы взаимодействия иона с молекулами принято характеризовать энергией активации, потенциальным барьером, который ион преодолевает при переходе в новое положение временного закрепления. Если электрическое поле равно нулю, то такие перемещения иона равновероятны в любом из направлений. В электрическом поле перемещение становится направленным и обусловливает перенос заряда, электропроводность.

Для такого механизма перемещения иона удельная проводимость жидкого диэлектрика выражается формулой

, (7.2)

где п – число носителей заряда в единице объема диэлектрика, м^-3; q – заряд иона, Кл; δ – межмолекулярное расстояние, м; υ – частота колебаний иона в положении временного закрепления, Гц; W – энергия активации процесса электропроводности, Дж/К.

 

Рис. 7.3. Зависимость σ и ρ от Т (а), lnσ и lnρ от 1/Т (б) для жидкого диэлектрика.

 

Из рис. 7.3 видно, что σ жидкого диэлектрика с ростом температу­ры увеличивается, а удельное сопротивление ρ=1/σуменьшает­ся по экспоненциальному закону (рис. 7.3, а). Предэкспонента с ростом температуры изменяется намного меньше, чем экспонента ехр (-W/kT). Потому графики зависимостей lnρ и lnσ от обрат­ной температуры 1/Т представляют собой прямые линии (рис. 7.3, б).

Рис. 7.4. Зависимость ρ от температуры для масел: 1 – тщательно очищенное; 2 – очищенное; 3 – промышленное; 4 – касторовое (по Г.И.Сканави).

На рис. 7.4 приведены зависимости ρ от температуры для не­которых жидких диэлектриков. Увеличение проводимости с ростом температуры связано с увеличением подвижности заряда [см. (7.1)]. Под­вижность увеличивается, так как растет скорость упорядоченного движения иона, что связано с уменьшением вязкости жидкости. Еще в большей степени проводимость увеличивается за счет роста числа п носителей заряда. С увеличением температуры по экспо­ненциальному закону растет диссоциация молекул жидкости и при­месей.

В состоянии поставки технически чистые трансформаторные масла содержат в 1м³ от 10⁷ до 10¹¹ микрочастиц с разме­ром до 100 мкм, среди которых больше всего содержится частиц с размерами от 2 до 10мкм, т. е. частиц коллоидного размера. Та­кие частицы абсорбируют на свою поверхность имеющиеся в жид­кости ионы, заряжаются и обусловливают перенос заряда, т, е. милионную электропроводность. В не­очищенных жидких диэлектриках ρ сильно уменьшается при увеличении температуры. Для удаления частиц за­грязнений из жидкости используют специальные сита с калиброванными отверстиями, а также обрабатывают жидкости адсорбентами – специальны­ми веществами, мелкие частички кото­рых связываются с частичками приме­сей, адсорбируют их, а затем удаляют­ся из жидкости с помощью фильтров. Далее можно производить и электро­очистку жидкости.

В сильных электрических полях на­чиная с критической напряженности, которая обычно равна (1-5)·10⁷В/м, в жидкости переход иона из положения временного закрепления в другое про­исходит не только в результате теп­ловых колебаний частиц, а и под влия­нием электрического поля. Поэтому растет подвижность μ иона и начиная с некоторого значения плотности тока j₀, плотность тока j увеличивается по закону

j=j₀ехр(а E), (7.3)

где j₀ – плотность тока при критической напряженности; а – эмпирический коэффициент.

Кроме того, возможен рост числа носителей зарядов за счет увеличения количества диссоциировавших молекул. В сильном поле деформация молекул становится настолько большой, что они рас­падаются на ионы. В этом случае ток изменяется с ростом напря­женности: j=j₀exp(6 ).

Наконец, в сильных полях возможно увеличение концентрации носителей заряда за счет инжекции электронов с металла электро­дов и ударной ионизации ускоренными электронами. Нелинейный рост плотности тока с ростом напряженности выражается формулой j=kE²exp(-р/E), где k и р – постоянные, характерные для данного жидкого диэлектрика.

Электропроводность твердых диэлектриков. В используемых в технике твердых диэлектриках – бумагах, картонах, лаках, эма­лях, компаундах, пленках, полимерах, керамиках и стеклах, слю­дах и многих других – характерной является ионная электропро­водность. При нагреве или освещении, действии радиации, света, сильного электрического поля сначала ионизируются содержащие­ся в таких диэлектриках дефекты и примеси. Образовавшиеся таким образом ионы определяют низкотемпературную примесную область электропроводности твердого диэлектрика. Как и в жидком диэлек­трике, ионы занимают места временного закрепления и относитель­но слабо связаны с окружающими частицами. В результате тепло­вых колебаний они преодолевают потенциальный барьер W, кото­рый составляет обычно 0,5-1,0 эВ, и скачком перемещаются в дру­гое положение. В электрическом поле такие перемещения ионов ста­новятся направленными и они перемещаются по полю.

При большем нагреве или при более сильных других воздейст­виях ионизируются основные частицы, из которых построен твер­дый диэлектрик. Удельная проводимость изменяется с ростом тем­пературы с большей скоростью, так как число основных ионов на­много больше числа ионов, образовавшихся при ионизации дефек­тов или примесей. Потенциальный барьер W и энергия активации процесса электропроводности для основных ионов больше, чем для ионов и примесей. Эта область электропроводности называется вы­сокотемпературной собственной.

Зависимость удельной проводимости твердого диэлектрика с ион­ной электропроводностью от температуры такая же, как и для жидкого диэлектрика. Поэтому (7.2) справедлива и для твердых диэлектриков. Если в твердом диэлектрике наблюдается примесная и собственная ионная электропроводность, то зависимость прово­димости от температуры выражается формулой

,

где A₁, W₁ и A₂, W₂ характеризуют примесную и собственную электропроводности соответственно.

В процессе ионной электропроводности катионы и анионы обме­ниваются зарядами с электродами и таким образом нейтрализуют­ся, на электродах осаждается металл, выделяются газы, собираются частички примесей. Может наблюдаться также постепенное разру­шение металлического электрода и металл диффундирует в диэлек­трик. В результате близ электродов могут образовываться длинные ветвистые тончайшие металлические нити, которые называют дендритами, диаметр их равен нескольким микрометрам. При боль­ших температурах рост дендритов интенсифицируется и они могут прорасти через весь образец и замкнуть электроды накоротко.

Во многих диэлектриках, используемых в электрической изо­ляции, величина ρ_υ сильно зависит от их увлажнения. Даже малое количество влаги, поглощенное гигроскопическим образом, может существенно уменьшить его сопротивление. Молекулы воды хорошо диссоциируют на ионы, в воде растворяются частицы примесей, обычно содержащихся в технических диэлектриках: солей, остат­ков катализаторов, кислот, щелочей и других трудно устранимых из материала ионогенных веществ. Влага с растворенными ионогенными примесями проникает в поры и микротрещины, впитывается капиллярами, распределяется по границам раздела в многокомпо­нентном диэлектрике. Количество поглощенной изоляцией влаги зависит от влажности окружающего воздуха и времени выдержки образца во влажной атмосфере или в воде, если изоляция работает в контакте с водой. Процесс уменьшения ρ_υ изоляции имеет обрати­мый характер. При высушивании поглощенная влага удаляется и ρ_υ возрастает. Для предотвращения увлажнения изоляции поверх­ность гигроскопичных материалов защищается не смачиваемыми водой, водостойкими материалами, препятствующими проникнове­нию влаги. Например, пористые электрокерамические материалы покрываются глазурью; пористые диэлектрики пропитываются жид­кими или твердеющими компонентами, которые плохо увлаж­няются.

Рис. 7.5. Зависимость lnρυ от 1/Т для диэлектрика с примесной электронной электропроводностью.

Рост сопротивления объяс­няется увеличением плотности. В более плотно упакованном теле скорость упорядоченного движения такой большой частицы, как ион, меньшая.В сильных электрических полях подвижность ионов нелинейно увеличивается с ростом напряженности. Поэтому, как и в жидких диэлектриках, в твердых ток увеличивается нелинейно с ростом напряженности электрического ноля [см. (7.2)].На поверхности токоведущих частей электротехнических уст­ройств могут существовать технологически трудноустранимые ост­рые выступы, кромки, близ которых вследствие неоднородности электрического поля напряженность может достигать 10⁶-10⁸В/м. В таких электрических полях возможна инжекция в диэлектрик электронов с металла катода и дырок с анода в приэлектродный слой. При толщине электрической изоляции 5-10 мкм глубина приэлектродного слоя составляет 1-2 мкм. В органических и не­органических диэлектриках, используемых в технике, могут иметь место несовершенства структуры, такие, как примеси и дефекты. В результате образуются ловушки для электронов с глубиной 0,1—0,3 эВ. Электроны могут быть высвобождены из таких лову­шек и переведены в зону проводимости нагревом, облучением све­том, ионизирующим излучением, сильным электрическим полем. Такие механизмы генерации электронов и дырок обусловливают электронную электропроводность ди­электрика. Свободные электроны сильных электрических полях могут образовываться и в результате удар­ной ионизации. Характерная зави­симость удельного сопротивления диэлектрика с электронной электро­проводностью показана на рис. 7.5. На участке 1 уменьшение ρ_υ вызывается увеличением концентрации носителей заряда за счет ионизации ловушек. Этот участок называется областью примесной электропровод­ности. На участке 2, где все ловушки ионизированы, увеличение сопротивления обусловливается торможе­нием носителей заряда при их взаи­модействии с совершающими тепловые колебания частицами, из которых построен диэлектрик. Наконец, на участке 3 энергия, которую получает диэлектрик при нагреве, достаточна для ионизации собственных частиц. Поэтому концентрация носителей заряда снова начинает расти, теперь уже с большей скоростью, и сопротивление снова начинает уменьшаться.

В случае электронной электропроводности сопротивление твер­дых диэлектриков с увеличением давления уменьшается. Такой эффект используют как косвенное подтверждение существования в диэлектрике электронной электропроводности.

Изменение электропроводности при облучении.Электротехни­ческое оборудование и диэлектрики, применяемые в нем, при экс­плуатации на атомных электростанциях подвергаются воздействию проникающего излучения (радиации). В нормальных условиях эксплуатации действуют γ-излучения (γ-кванты различной энергии) и нейтроны. В аварийном режиме действуют γ -излучения и β-излучения (быстрые электроны, скорость которых сравнима со скоростью света). В других условиях эксплуатации возможно облучение заряженными частицами: позитронами, протонами, различными ио­нами и др. Проникающие излучения, передавая свою энергию (полностью или частично) частицам, из которых построен диэлектрик, могут вызывать их ионизацию. Поэтому такие излучения называют ионизирующими излучениями (ИИ). Результат воздействия ИИ на диэлектрик зависит от поглощенной дозы ИИ и ее мощности. Поглощенной дозой Д называется энергия, сообщаемая ИИ веществу. Ее единицей является грэй: 1Гр =Дж/кг. Мощность поглощенной дозы Р выражается в грэях в секунду (Гр/с).

Если в результате взаимодействия ИИ с веществом произошла ионизация, то образовавшаяся пара из электрона и иона участвует в процессе электропроводности, увеличивая проводимость диэлектрика. Подвижность электрона намного превышает подвижность положительного заряженного иона, поэтому увеличение проводимости в основном определяется концентрацией образовавшихся при ионизации свободных электронов.

Удельная объемная проводимость диэлектрика складывается из собственной проводимости σ_с (См/м), которая характерна для ди­электрика без облучения (ее называют темновой), и радиационной удельной объемной проводимости σ_р (См/м): σ=σ_с+σ_р.

Радиационная проводимость определяется строением диэлектри­ка и мощностью поглощенной дозы и при изотермических условиях равна

σ_р=АР^∆,

где А – радиационная постоянная, которая определяется свойст­вами диэлектрика, См·м^-1; ∆ - показатель, изменяющийся для различных диэлектриков от 0,5 до 1,0.

Величина σ_р много больше σ_с.

На рис. 7.6 приведены зависимости ρ_σ и σ_υ от мощности дозы излучения для электротехнического фарфора. Их изменение опре­деляется изменением радиационной составляющей проводимости.

Часть из образовавшихся в процессе ионизации электронов за­хватывается ловушками и не участвует в процессе электропровод­ности. Если температура диэлектрика в процессе облучения повыша­ется, то происходит ионизация ловушек, захваченные электроны освобождаются, концентрация носителей заряда возрастает и радиа­ционная проводимость увеличивается. Ее рост описывается форму­лой

σ_р=B exp[-E_p/(kT)],

где В – предэкспонента, которая слабо зависит от температуры, См/м; E_p – энергия активации радиационного тока, эВ; k – постоянная Больцмана.

В табл. 7.1 приведены значения А и ∆для некоторых диэлек­триков.

Таблица 7.1

Изменения значений А и ∆ диэлектриков от вида облучения

Материал	Вид облучения	А, См·м-1	Δ
Фторопласт-4 Полиметилметакрилат Полиимидные пленки ПК-1, ПК-2, ПК-3 Герметик виксинт У-4-21   Герметик ППК-21	Непрерывное Непрерывное Импульсное   Непрерывное γ-излучение Импульсное γ-излучение Непрерывное γ-излучение Импульсное γ-излучение	3,1·10-16 3,3·10-16 (0,6-2,8) ·10-14   4,9·10-16   2,2·10-15   1,7·10-16   4,3·10-17	1,0 0,8 -   0,5   0,8   0,6   1,0

 

Рис. 7.6. Зависимость σ_υ и ρ_υ электротехни- Рис. 7.7. Зависимость lnσ_υ фто-

ческого фарфора от мощности дозы Р об- пласта-4 от 1/Т без облучения и

чения (по В.В.Маслову и П.С.Костюкову. при облучении.

 

На рис. 7.7 показано, как изменяется проводимость фторопла­ста-4 с ростом температуры без облучения и при облучении.

После прекращения облучения свободные электрические заря­ды рекомбинируют. Нагрев увеличивает скорость рекомбинации. Радиационная составляющая проводимости σ_р уменьшается до ну­ля и проводимость диэлектрика становится равной темновой про­водимости, если под действием излучения в диэлектрике не образо­вались необратимые дефекты. Если при облучении поглощенная доза Д (Гр) была большая, то в диэлектрике образуются необрати­мые дефекты, которые приводят и к увеличению, и к уменьшению его темновой проводимости.

Важной радиационной характеристикой диэлектрика являет­ся время установления величины σ_р и ее уменьшения до нуля по­сле окончания облучения. Для неорганических диэлектриков это время при 293К (20°С) составляет единицы-десятки, для органи­ческих – тысячи – десятки тысяч секунд.

Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков.По­верхностная электропроводность определяется способностью по­верхности диэлектрика адсорбировать загрязняющие компоненты.

В первую очередь поверхность увлажняется за счет влаги, со­держащейся в окружающей атмосфере. Хорошо увлажняются по­лярные диэлектрики (резина, изделия на основе фенолформальдегидных смол и др.), диэлектрики с ионным строением (керамики), стекла. Их называют гидрофильными веществами в отличие от гидрофобных, которые не смачиваются водой. Гидрофобными яв­ляются неполярные диэлектрики (парафины, полиэтилен, фторопласт-4), диэлектрики на основе кремнийорганических соединений и др. На поверхности смачиваемого диэлектрика адсорбированная влага распределяется тонким непрерывным слоем, на поверхности не смачиваемых диэлектриков влага распределяется отдельными островками. Тонкий слой влаги на поверхности снижает поверх­ностное сопротивление диэлектрика и особенно сильно, если отно­сительная влажность превышает 70-80 %. Капельки воды могут содержать растворенные газы и частички твердых веществ, распре­деленных в атмосфере.

Поверхность адсорбирует пыль, газы и другие вещества, обра­зующиеся в результате протекающих в ходе эксплуатации изоля­ции физико-химических процессов в окружающей диэлектрик среде. Сильно загрязняется поверхность электроизоляционных кон­струкций (высоковольтных вводов, изоляторов и др.); работающих в загрязненной атмосфере промышленных и приморских районов. Образовавшийся на поверхности слой загрязнений имеет здесь та­кое небольшое электрическое сопротивление, что значение поверхностного тока утечки достаточно для нагрева поверхности до темпе­ратур, больших 373К (100°С). При таком нагреве происходит вски­пание воды на поверхности. Если этот процесс происходит в усло­виях увлажнения дождем, то перепады температур приводят к об­разованию микротрещин и механическому разрушению приповерх­ностного слоя изоляции. Не исключена и возможность воздействия различных агрессивных продуктов на приборы радиоэлектроники и автоматики при их использовании для регулирования работы электрических машин и аппаратов в устройствах энергетики, на­земного, воздушного и водного транспорта. Поэтому в конструк­циях приборов предусматриваются герметизация узлов с развитой поверхностью электроизоляционных промежутков, защита их по­верхности специальными несмачиваемыми, незагрязняющими герметиками. Настройка и ремонт приборов, требующие разгерметиза­ции, должны выполняться при условии, когда исключено всякое загрязнение и увлажнение электроизоляционных деталей. Электрокерамические электроизоляционные конструкции покрывают­ся специальными грязестойкими глазурями, широко использует­ся защита их поверхности гидрофобными кремнийорганическими лаками и герметиками. Покрытие из кремнийорганических соеди­нений применяют для защиты поверхности электроизоляционных конструкций, изготовленных из стекла.