Оглавление:
Зависимость электропроводности диэлектриков, концентрации носителей зарядов и их подвижности от температуры
- Зависимость диэлектрической проницаемости, концентрации носителей заряда, подвижности температуры В слабом электрическом поле действует закон Ома, и плотность тока проводимости или плотность тока j (J=I / S, a/m2) прямо пропорциональна напряженности поля: y=y=. (3.5) Формула (3.5) может быть получена, если формула I=U/R подставляет значения U=Eh и R=(ph)/S=h/(yS).
В свою очередь удельная объемная проводимость y, см / м определяется заряженными частицами p, m_3, их зарядом q, размером CL и степенью подвижности a [м2/(в s)]: г=nqа. (3.6)подвижность носителя заряда а представляет собой отношение его дрейфовой скорости V к напряженности поля V, вызывающей эту скорость, т. е. a=V/E[(m / s)/(V/m)]=m2/(V s).
Подвижность электронов из-за их малой массы в тысячи раз выше, чем у ионов. Людмила Фирмаль
В слабом поле воздуха при нормальных условиях отрицательные ионы y_=1,8710-4м2/©, положительные ионы-a+=1,3710-4м2 / ©. Подвижность электрона и=3700 10 ″ 4м2/(Vs). В жидких диэлектриках 1.18 K a_=710-6m2/©, a+=910-6m2/©. В твердотельных диэлектриках, подвижность ионов еще ниже. Например, в алюмосиликатных керамиках только 10-13-10-16м2/©, а в электронных-10-4м2/©. Формула (3.6) не связана с природой носителей заряда, поэтому она является общей для всех возможных типов проводимости (для диэлектриков, полупроводников и проводников).
Несмотря на то, что электронная подвижность изолятора на несколько порядков выше ионной подвижности, проводимость диэлектрика ионная, а образование свободных ионов (например, в кристалле NaCl, например, переход электронов из валентной зоны в зону проводимости требует энергии AJV=6eV, а для отделения ионов Na+от NaCl в диэлектриках концентрация свободных ионов (не электронов) значительно выше, поэтому ионная проводимость доминирует и определяет.
- В этом случае проводимость предпочтительно обусловлена одновалентными ионами небольшого размера. По мере повышения температуры концентрация свободных ионов Р увеличивается экспоненциально: 73p=P0exp (- W disa7), (3.7)где p (} — общее число ионов 1м3; — энергия диссоциации, эВ; CT-тепловая энергия (k-постоянная Больцмана (K=8,617-10-5 eV/C; T-температура, с). Подвижность ионов в диэлектрике возрастает экспоненциально с увеличением температуры. Это область локализации свободных носителей заряда, где, согласно проводящему»скачковому«механизму, дрейфовая подвижность ионов путем прыжков из ловушки в ловушку, разделенная потенциальным барьером Фкнэп, может быть как зарядовой, так и нейтральной дефектностью.
При «прилипании» к ловушке носителей заряда на них будет больше, потенциальный барьер Фкнэп будет выше, следовательно, транспорт носителей заряда в ловушке невелик, вероятность теплопередачи носителей заряда (например, ионов) из ловушки пропорциональна exp (—Wn^/kT). Так, с повышением температуры подвижность свободных ионов a возрастает экспоненциально: a=W^ — W^/K T), (3.8) где aQ-максимальная подвижность ионов; fPnep-энергия, которая перемещает ионы из ловушки в ловушку(энергия из положения равновесия ионов в положение равновесия в другое).
Подвижность ионов зависит от их размера и величины заряда: чем меньше размер и величина заряда ионов, тем выше их подвижность. Людмила Фирмаль
Когда мы подставляем значения P и a в Формулу (3.6) и объединяем константы q, nQ и A0 с одним коэффициентом A (предполагая зависимость температуры)、 y=a exp(-I7^7), (3.9), где W-энергия, необходимая для образования и дрейфа ионов (^=*CIS+I^per). При повышении температуры удельное сопротивление увеличивается. 3.4) в результате увеличения как концентрации Р, так и подвижности свободных ионов. В случае жидкого Ди- Рис 3.4. Зависимость удельной электропроводности от температуры t жидких полярных (7) и неполярных (2) диэлектриков Для диэлектриков доминирующим является увеличение подвижности свободных ионов а, а для твердых диэлектриков-увеличение концентрации свободных ионов N. 3.4 кроме того, проводимость полярных диэлектриков больше, чем у неполярных диэлектриков, и видно, что они увеличиваются более интенсивно при нагревании.
Смотрите также:
| ТКр диэлектриков | Электропроводность объемная и поверхностная |
| Зависимость / от Е в широком интервале | Токи смещения, абсорбции и сквозной проводимости |
