- •6 Физические процессы в диэлектриках Основные определения:
- •Классификация диэлектриков по механизмам поляризации:
- •Линейные
- •Нелинейные
- •Поляризация в диэлектриках
- •1 Электронная поляризация
- •2 Ионная поляризация
- •Релаксационные виды поляризаций:
- •3 Дипольно-релаксационная поляризация
- •Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для полярных диэлектриков
- •4 Ионно-релаксационная поляризация
- •5 Спонтанная поляризация
- •Электропроводность диэлектриков
- •6.3. Уудельная объемная электропроводность
- •2.4. Поверхностное сопротивление твердых диэлектриков
- •6.5. Электропроводность газообразных диэлектриков
- •6.6. Электропроводность жидких диэлектриков
- •6.7. Электропроводность твердых диэлектриков
- •6.8 Электропроводность полимерных диэлектриков
- •2.8. Зависимость удельной электропроводности от напряженности электрического поля
6.8 Электропроводность полимерных диэлектриков
Электропроводность полимерных диэлектриков носит в основном ионный характер. Источником ионов могут быть как сами молекулы, так и ионогенные примеси. По данным Б. И. Сажина энергия ионизации молекул примесей ионогена всего лишь 0,2 эВ и менее, концентрация свободных ионов в полимерах очень мала и составляет 10 20-10 22 м -3. Ширина запрещенной зоны у полимерных диэлектриков, например у фторопласта-4, -велика: W = 10,07 эВ. Однако у некоторых полимерных диэлектриков может наблюдаться также и электронная проводимость, например у полимеров с сопряженными двойными связями, у которых ширина запрещенной зоны невелика. Концентрация электронов или дырок в полимерах зависит от их химического состава (строения) и условий обработки, может меняться в широких пределах: от 10 16 до 10 26 м -3. Зависимость lnγ = f(1/T) для полимеров вплоть до температуры стеклования Т c носит линейный характер.
2.8. Зависимость удельной электропроводности от напряженности электрического поля
В области слабых полей увеличение удельной проводимости (уменьшение сопротивления изоляции) с повышением приложенного напряжения можно объяснить, наряду с образованием объемных зарядов, плохим контактом между электродом и диэлектриком, изменением под действием поля формы и размеров включений влаги, ионизацией газовых включений и др. В сильных полях 10 - 100 МВ/м зависимость удельной проводимости от напряженности Е хорошо описывается эмпирической формулой Пуля
γ = γ0 exp(β1 • E), (12)
а в некоторых случаях формулой Френкеля
γ = γ0 exp(β2 • E ), (13)
У полимерных диэлектриков существенного отклонения от закона Ома для электрической проводимости, обусловленной сквозным током, не обнаружено вплоть до напряженностей 107-108 В/м. Значительные отклонения от закона Ома наблюдаются для эффективной электрической проводимости, т. е. с учетом поляризации и времени выдержки образца под напряжением. В этом случае зависимость γ = f(E) обусловлена нелинейной зависимостью поляризованности от напряжения для высоковольтной поляризации.