55. Электропроводность диэлектриков. Особенности электропроводности диэлектриков.

Все диэлектрические материалы под воздействием постоянного напряжения пропускают некоторый, хотя обычно и весьма незначительный ток, называемый током утечки.

Электропроводность диэлектриков имеет ряд характерных особенностей. Во-первых, ввиду очень большого удельного сопротивления (>10⁶ Ом·м) диэлектрика ток через объем участка изоляции – объемный сквозной ток I_V очень мал и сравнимым с ним оказывается ток по поверхности - поверхностный сквозной ток I_S. Поэтому при изучении электропроводности диэлектриков необходимо учитывать наряду с объемным и поверхностный сквозной ток, полагая общий ток участка изоляции

I = I_V + I_S. (5.0)

Следовательно, проводимость  = I/U складывается из .проводимости объемной _V = I_V/U и проводимости поверхностной _S = I_S/U:

 = _V + _S, (5.0)

Величины, обратные указанным проводимостям, называют сопротивлениями участка изоляции – объемным R_V и поверхностным R_S. Общее сопротивление изоляции определяют как результирующее двух параллельно включенных сопротивлений: (5.0)

Под удельным сопротивлением диэлектрика  обычно понимают удельное объемное сопротивление, для характеристики R_S вводят понятие удельного поверхностного сопротивления _S. Формально определение _V вытекает из следующих соображений: поверхностное сопротивление участка поверхности твердого диэлектрика между параллельными друг другу кромками электродов длиной b, отстоящими друг от друга на расстоянии а, прямо пропорционально а и обратно пропорционально b: R_S = _S ·а/b, где _S - коэффициент пропорциональности и есть удельное поверхностное сопротивление:

_S = R_S ·а/b (5.0)

_S – есть сопротивление квадрата (любой величины) на поверхности диэлектрика, ток через который идет от одной стороны к противоположи при а = b согласно (5.15) =_S.

Второй характерной особенностью электропроводности диэлектрика является постепенное спадание тока со временем после подключения постоянного напряжения. В начальный промежуток времени в цепи протекает быстро спадающий ток смещения I_СМ. Этот ток обусловлен смещением упруго связанных зарядов. Этот ток прекращается за очень короткое время примерно равное постоянной времени RС цепи источник–образец. Однако ток продолжает изменяться и после этого, часто в течение минут и даже часов. Медленно изменяющуюся составляющую тока, обусловленную перераспределением свободных зарядов в объеме диэлектрика, называют током абсорбции (I_АБС) Error: Reference source not found.

Ток абсорбции связан с поглощением носителей заряда объемом диэлектрика: часть носителей встречает на своем пути ловушки захвата – дефекты решетки, захватывающие и удерживающие носители. Со временем, когда все ловушки заполняются носителями, ток абсорбции прекращается и остается только не изменяющийся во времени сквозной ток I_СКВ, который обусловлен прохождением носителей заряда от одного электрода до другого и равен сумме объемного и поверхностного сквозных токов:

I_СКВ = I_V + I_S. (5.0)

Ток абсорбции приводит к накоплению носителей заряда в определенных местах диэлектрика – дефектах решетки, границах раздела, неоднородностях. Вследствие появления объемных зарядов распределение напряженности электрического поля в диэлектрике становится неоднородным. Накопление в диэлектрике объемных зарядов приводит и к такому нежелательному явлению, как неполный разряд конденсатора при коротком замыкании его обкладок, характеризуемый коэффициентом абсорбции, равным отношению остаточного напряжения к начальному.

При измерении удельного сопротивления ток абсорбции необходимо исключить, выдерживая образец под напряжением в течение некоторого времени.

Далее рассмотрим особенности электропроводности твердых, жидких и газообразных диэлектриков.