Исследование зависимости удельных объемного и поверхностного сопротивления диэлектриков от температуры и влажности. Исследование свойств пьезоэлектриков. Исследование магнитных характеристик ферритов и магнитодиэлектриков, страница 2

Исходя из этих сопротивлений, rV определяется по формуле

r= RV × S / h ,                                   (3.3)

где  S – площадь измерительного электрода, м2;

h – толщина диэлектрика, м.

Размерность rV в системе СИ – Ом×м.

Для определения rV обычно используют круглые и разного диаметра электроды. Тогда за S принимают площадь меньшего электрода и формула (3.3) примет вид

rV = RV × pd2 / 4p ,                                 (3.4)

где d – диаметр меньшего электрода в измерительном устройстве.


5

Электросопротивление участка поверхности размером a ´ b определяется аналогично по формуле

RS = rS × b / a .                                        (3.5)

Из формулы (3.5) находим выражение для

rS = RS × a / b ,                                        (3.6)

где  a – длина электродов;

b – расстояние между электродами.

Обычно в измерительных устройствах применяются два круглых и один кольцеобразный (“охранный”) электроды. В таком случае для расчетов удельного поверхностного сопротивления с точностью, достаточной для практических целей, пользуются формулой

rS = RS × 2p / ln(d2/d1) » RS × p × (d2+d1) / (d2 – d1) ,      (3.7)

где RS – поверхностное сопротивление, Ом;

d2 и d1 – соответственно внутренний диаметр охранного кольца и диаметр измерительного электрода (в любых единицах длины).

Во многих случаях после подключения источника постоянного напряжения к электродам значение тока, проходящего через диэлектрик, с течением времени уменьшается. В зависимости от свойств диэлектрика и электродов, механизма электропроводности такой спад может быть вызван различными причинами:

– приэлектродной поляризацией – в случае ионной проводимости и блокирующих контактов с электродами;

– накоплением зарядов на границе раздела и связанным с ним перераспределением электрического поля – в случае неоднородных диэлектриков;

– электроочисткой – необратимым удалением носителей заряда (ионов, каллоидных частиц) и разрядкой их на электродах;


6

– захватом электронов (или дырок), инжектированных в диэлектрик, на ловушки – носители заряда закрепляются, локализуются и перестают участвовать в переносе тока;

– установлением релаксационной поляризации с течением времени, что определяет убывание со временем поляризационного тока (особенно это присуще полимерным диэлектрикам).

Следует отметить, что величины объемного и поверхностного удельных сопротивлений зависят от многих факторов, в частности, от строения молекул диэлектрика, температуры, влажности, величины и длительности приложенного напряжения.

Как правило, удельные объемные и поверхностные сопротивления неполярных диэлектриков гораздо больше, чем у полярных, кроме того, с увеличением температуры и влажности они снижаются у неполярных диэлектриков незначительно, тогда как у полярных очень сильно. Величина приложенного напряжения для твердых и жидких диэлектриков имеет значение лишь при напряженности поля, превышающих 105 – 106 В/м. При этом у них наблюдается отклонение электропроводности от линейного закона (Ома) и переход к степенной зависимости. С увеличением времени приложения напряжения сопротивления диэлектриков уменьшается в результате ускоренного процесса старения. Поверхностное удельное сопротивление зависит еще от чистоты обработки поверхности диэлектрика. Чем чище обработана поверхность, тем меньше она адсорбирует влаги и токопроводящих примесей и тем больше ее удельное сопротивление.

3. ВОПРОСЫ К ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ

1.Опишите строение полимерных диэлектриков и тепловое движение в них.

2. Каковы общие закономерности прохождения электрического тока через диэлектрик? В чем заключается особенность полимерного диэлектрика?


7

2. Опишите зависимость тока через диэлектрик от времени воздействия электрического поля.

3.От каких внешних факторов зависит электропроводность диэлектриков?

4. Какова роль диэлектриков в изготовлении радиотехнических деталей и узлов?

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

4.1.  Задание  № 1

Определить влияние влажности на удельные объемные и поверхностные сопротивления диэлектриков при комнатной температуре.