Электропроводность в диэлектриках

 

При воздействии электрического поля в диэлектрике возникают следующие виды токов:

1. Ток сквозной проводимости (Iск.).Возникает в диэлектрике за счет наличия примесей.

2. Ток смещения (Iсм.). Возникает за счет упругой поляризации, т.е. за счет смещения электронов.

3. Ток абсорбции (Iабс.). Возникает в полярных диэлектриках за счет процесса ориентации твердых диполей. Состоит из активной и реактивной составляющей.

Ток общий в диэлектрике равен Iобщ=Iск+Iсм +Iабс

При постоянном напряжении существует только ток сквозной проводимости (Iск.), поляризационные токи (Iсм.и Iабс) прекращаются при установлении поляризации. При переменном напряжении существуют все виды токов.

Электропроводность в диэлектрике зависит от следующих факторов:

а) от влажности окружающей среды, если диэлектрик обладает даже не значительной гигроскопичностью (влажность повышается – электропроводность также повышается)

б) от температуры: при повышении температуры электропроводность повышается за счет появления собственных свободных зарядов.

в) от количества примесей: чем меньше примесей, тем меньше ток сквозной проводимости.

 

Потери энергии в диэлектриках.

 

Потери энергии характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь, который определяет активные потери энергии, рассеиваемые в диэлектрике, при его работе в переменном электрическом поле.

Потери энергии возникают за счет наличия активного тока Iа (это ток сквозной проводимости и активной составляющей тока абсорбции).

Реактивный ток Iр(это ток смещения и реактивная составляющая тока абсорбции)потерь энергии не вызывает.

I

Iобщ Тангенс угла d определяет потери энергии в диэлектрике

Iр

 

d d=

 

IаU

Для высокочастотных диэлектриков d должен быть≤ 10-3 . Большие потери вызывают нагрев диэлектрика и приводят к его разрушению.

 

3.2.4 Электрическая прочность диэлектрика (Епр.)

 

Электрическая прочность – это отношение напряжения пробоя (Uп) к толщине диэлектрика h.

 

Повышение напряженности электрического поля, приложенного к диэлектрику, вызывает увеличение его электропроводности. При определенном значении напряжения ток в диэлектрике резко возрастает, образуется канал высокой проводимости и происходит пробой диэлектрика.

По механизму протекания электрический пробой может быть трех видов:

1.Электротепловой пробой. При повышении температуры снижается электрическое сопротивление диэлектрика, что увеличивает ток сквозной проводимости. Происходит дальнейший рост температуры, в результате, изменяются свойства диэлектрика (оплавляется, растрескивается), и происходит пробой при более низком напряжении.

 

2.Электрический пробой, при котором канал высокой проводимости образуется за счет появления свободных зарядов только под воздействием приложенного напряжения.

 

3.Электрохимический пробой. Под воздействием электрического поля и тепла в диэлектрике происходят электрохимические процессы (окисление, электролиз). Образуются продукты разложения материала с низкой электрической прочностью. Наступает пробой диэлектрика при относительно низких напряжениях. Вероятность электрохимического пробоя возрастает при повышении температуры и влажности окружающей среды.