Электропроводность твердых диэлектриков

Твердые диэлектрики бывают полярными и неполярными. Это связано со строением их молекул.

У полярных твердых диэлектриков электропроводность носит чисто ионный характер, причем при высоких температурах, воздействующих на диэлектрик, внутри материала будет наблюдаться перемещение ионов посторонних примесей, а при еще большем увеличении температуры внутри материала будут перемещаться слабозакрепленные ионы данного материала.

Неполярные диэлектрики обладают электропроводностью, обусловленной наличием свободных электронов.

Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков

Примеси, которые попадают на поверхность твердых диэлектриков, существенно понижают их удельное поверхностное сопротивление.

Наиболее вредной из всех существующих примесей является вода. Достаточно небольшого количества влаги, чтобы была образована водяная адсорбированная пленка на поверхности твердого диэлектрического материала.

Приведем зависимость удельного поверхностного сопротивления _sнекоторых твердых диэлектриков в функции относительной влажности.

Рисунок 16

1 – парафин (неполярные не смачиваемые диэлектрики);

2 – воск (полярные смачиваемые диэлектрики);

3 – щелочные стекла (частично растворимые твердые материалы);

4 – поролон, фенопласт (пористые материалы).

Наиболее существенно _sснижается при достижении относительной влажности_отнзначений 70 – 80 % .

Чтобы не допустить резкого уменьшения _sприменяется прокаливание твердых диэлектриков при высоких температурах (600-700⁰С), покрытие материалов электроизоляционными кремнийорганическими лаками, а также продолжительное кипячение в дистилированной воде. Если твердые диэлектрические материалы не содержат открытую пористость, применяется их промывка растворителями, водой и т.п.

Виды диэлектрических потерь в электроизоляционых материалах

Диэлектрические потери в электроизоляционных материалах делятся на:

• потери, обусловленные поляризацией;

• потери, связанные со сквозной электропроводностью;

• ионизационные диэлектрические потери;

• потери, обусловленные неоднородностью структуры.

Диэлектрические потери, обусловленные поляризацией

Наблюдаются в веществах с релаксационной поляризацией - в диэлектриках дипольной структуры и в диэлектриках ионной структуры с неплотной упаковкой ионов в кристаллической решетке. Сюда же относятся диэлектрические потери в сегнетоэлектриках и резонансные диэлектрические потери.

Потери в сегнетоэлектриках значительны ниже точки (температуры) Кюри, когда сегнетоэлектрик обладает доменной структурой и наблюдается спонтанная поляризация. При температурах выше точки Кюри доменная структура в сегнетоэлектриках исчезает, и потери существенно уменьшаются. Электрическое старение сегнетоэлектрика со временем приводит к некоторому уменьшению потерь.

Резонансные потери проявляются в диэлектриках при высоких частотах. Такой механизм потерь четко выражен в некоторых газах при строго фиксированной частоте и сопровождается интенсивным поглощением энергии электрического поля. Резонансные потери могут наблюдаться и в твердых веществах, если частота вынужденных колебаний, вызываемых электрическим полем, совпадает с частотой собственных колебаний частиц твердого вещества.