Исходя из этих сопротивлений, rV определяется по формуле
rV = 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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.