Основные определения. Электропроводность диэлектриков

Электропроводность диэлектриков

Диэлектрическая проницаемость сложных диэлектриков

Компоненты химически не взаимодействуют между собой.

ε^х = θ₁ε₁^х + θ₂ε₂^х - Формула Лихтеннекера

θ₁, θ₂ — объемные концентрации компонентов (θ₁ +θ₂=1).

х – величина, характеризующая распределение компонентов: -1 ≤ х ≤ 1

Параллельное включение компонентов:

ε = θ₁ε₁ + θ₂ε₂ х = 1

Последовательное

1/ε =θ₁/ε₁ +θ₂/ ε ₂ х = -1

Хаотическое распределение компонентов: (керамика, бумага, пенопласт)

Lnε = θ₁Lnε₁ + θ₂ Ln ε₂

Температурный коэффициент

1/ε*dε/dT = θ₁/ε₁*dε₁/dT + θ₂/ ε₂*dε₂/dT

a _ε = θ₁ a_ε1 + θ₂ a_ε2

Токи смещения – токи, возникающие за счет смещения связанных зарядов (т.е. поляризации).

Токи абсорбции – это токи смещения за счет замедленных поляризаций.

Существуют также токи смещения (I_cм) за счет быстрых поляризаций. Очень кратковременны, не удается зафиксировать прибором.

Сквозные токи – токи утечки, возникающие при перемещении свободных зарядов.

Полная плотность тока в материале:

I_ут = I_cм +I_аб + I_cк

U_: вкл/выкл - I_cм + I_cк (однородные неполярные, ионные диэлектрики с плотной упаковкой) или I_cм +I_аб + I_cк (полярные, не однородные неполярные, ионные с замедленными поляризациями)

U_: I_cк

U_~ - I_cм +I_аб + I_cк

j_cм +j_аб = dD/dt – скорость изменения вектора электрического смещения.

Активная проводимость (сопротивление) определяются по

/ \

I_cк (при U_) I_аб + I_cк (при U_~)

Удельное объемное сопротивление (r_v)- численно равно R куба с ребром в 1 м (мысленно выделенного из исследуемого материала), если ток проходит через 2 противоположные грани куба.

r_v = R*S/h [Ом*м]

Удельное поверхностное сопротивление (r_s) - численно равно R квадрата (мысленно выделенного на поверхности исследуемого материала), если ток проходит через 2 противоположные стороны этого квадрата.

r_s = R_s*d/l [Ом]

R_s - поверхностное R материала между поставленными электродами шириной d и на расстоянии l.

Сквозная удельная проводимость диэлектрика (соответствует R_из)

γ = γ_v + γ_s = 1/r_v + 1/r_s [См/м]

Постоянная времени саморазряда конденсатора:

τ_о = R_из*С = e₀er

Это время, за которое напряжение на клеммах конденсатора уменьшится при саморазряде в е раз.

U = U₀e^(-t/τ)

U_τ0 = U₀e^(-τ0/τ0) = U₀/ e

Электроочистка – необратимое удаление носителей заряда и разрядка их на электродах

Длительная работа диэлектрика под напряжением

/ \

↓ I_cк – электрическая очистка - проводимость ↑ I_cк – старение (↓R) – участие

материала, обусловленная ионами посторонних собственных зарядов (ионов) примесей ↓ (1) в электропроводности (2)