Методичні вказівки

Перед розглядом конкретних матеріалів слід з’ясувати загальні властивості і характеристики напівпровідників, особливості їх електричної провідності і залежність її від температури, домішок, напруженості поля, а також особливості властивостей конкретних напівпровідникових матеріалів і області їх застосування.

Необхідно звернути увагу на положення напівпровідникових матеріалів серед діелектриків і провідників /якісна і кількісна різниця між ними/. Слід чітко уявляти собі енергетичні діаграми напівпровідників - власних і домішкових, вміти пояснити вплив донорних і акцепторних домішок на тип провідності і її значення.

Треба добре розуміти фізичні явища, які відбуваються в напівпровідникових матеріалах при дії на них зовнішніх факторів /температури, випромінювань, електричного поля та ін./; запам’ятати методи вимірювання таких основних параметрів напівпровідників, як питома електропровідність, рухливість і концентрація носіїв струму, ширина забороненої зони і енергія активації домішок, а також у яких матеріалах зустрічається підвищена термочутливість і в яких приладах використовується. Крім того, необхідно знати фотоелектричні явища в напівпровідниках, властивості і використання фотоелементів.

Тема 4. Діелектрики. Електрофізичні,хімічні та фізико-механічні властивості матеріалів

Поляризація. Електричні явища в діелектриках. Електричні заряди в діелектриках та їх взаємодія з електричним полем. Механізми поляризації та їх аналітичний опис. Діелектрична проникність та її зв’язок з процесами поляризації. Частотна і температурна залежність проникності для діелектриків з різними видами поляризації.

Струми зміщення та електропровідність діелектриків. Природа електропровідності. Залежність питомого поверхневого та питомого об’ємного опорів твердих діелектриків від температури, напруженості електричного поля, вологості середовища та ін.

Діелектричні втрати. Векторна діаграма конденсатора з реальним діелектриком. Тангенс кута діелектричних втрат і його роль в оцінці якості ізоляції. Фізична суть діелектричних втрат.

Пробій діелектриків. Механізм і основні закономірності пробою в газоподібних, рідких і твердих діелектриках. Електричний і тепловий пробій твердих діелектриків.

Залежність електричної міцності діелектриків від зовнішніх факторів. Строк служби і надійність електричної ізоляції [1, с.16-72].

Нагрівостійкість діелектриків. Зв’язок нагрівостійкості із складом діелектрика та умовами його роботи. Температурний індекс ізоляції.

Теплопровідність діелектриків. Радіаційні зміни в діелектричних матеріалах. Термостимульовані явища в діелектричних матеріалах. Гігроскопічність і тропікостійкість електротехнічних матеріалів [2, с.72-88].

Методичні вказівки

Необхідно розібратися в фізичній суті процесів поляризації, отримати чітке уявлення про види поляризації, не пов’язані з розсіянням енергії /пружне зміщення зарядів/ і пов’язані з розсіянням енергії /сповільнені види поляризації/.

Слід з’ясувати фізичний зміст і практичну значимість таких параметрів діелектриків, як діелектрична проникність, питомий об’ємний і питомий поверхневий опір, кут діелектричних втрат і питомі діелектричні втрати, електрична міцність діелектриків. Треба знати розрахункові співвідношення, які пов’язують параметри матеріалів з геометричними розмірами виробів з них і електричними характеристиками /опір, ємність, діелектричні втрати, електрична міцність ізоляції/.

Необхідно вивчити механізми електричної провідності газів, звернувши увагу на причини виникнення струму насичення і ударну іонізацію рідин /зокрема, на вплив домішок/, твердих діелектриків кристалічної та аморфної будови, неполярних і полярних і т.д.

Треба розібратися в фізичній суті явища електричного пробою діелектриків, розрізняючи поняття пробивної напруги і електричної міцності.

Необхідно засвоїти такі поняття, як нагрівостійкість, температурний індекс ізоляції, теплопровідність, гігроскопічність і тропікостійкість діелектриків. Треба знати основні класи нагрівостійкості та ізоляційні матеріали, які до них відносяться. Слід вивчити вплив випромінювань високих енергій, теплових діянь, вологості, хімічно агресивних середовищ на основні властивості матеріалів