Билет №6 (943735)

Файл №943735 Билет №6 (Ответы на экзамен 2)Билет №6 (943735)2013-09-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Билет №6

3.1.3. Зависимость электропроводности диэлектриков,

концентрации носителей зарядов и их подвижности

от температуры

В случае выполнения закона Ома, что наблюдается в слабых электрических полях (см. гл. 3.2—3.4), плотность тока сквозной про­водимости, или плотность тока j (j = I/S, А/м2), прямо пропорцио­нальна напряженности поля:

j = γE. (3.5)

Формулу (3.5) можно получить, если в уравнение I = U/R подста­вить значения U = Eh и R = (ρh)/S = h/(γS).

В свою очередь, удельная объемная электропроводность γ, См/м, определяется концентрацией заряженных частиц n, м-3 , величиной их заряда q, Кл, и подвижностью а [м2 /(В•с)]:

γ = nq μ. (3.6)

Подвижность носителя заряда μ — отношение его дрейфовой скорости V к напряженности электрического поля Е, вызывающе­го эту скорость, т.е. μ = V/E [(м/с)/(В/м)] = м2 /(В-с). Для воздуха при нормальных условиях в слабых полях подвижность отрица­тельных ионов μ _=1,87-10-4м2 /(В•с), положительных ионов — μ + = 1,37-10-4м2 /(В-с); подвижность электронов вследствие их ма­лой массы больше, чем подвижность ионов, и составляет порядка 3700• 10-4 4 м2 /(В-с), т.е. в ~ 1000 раз выше, чем у ионов.

В жидких ди­электриках при 1,18 К μ _ = 7• 10-6м2 /(В-с), μ + = 9•10-6 м2 /(В-с). В твер­дых диэлектриках подвижность ионов еще ниже. Например, в алюмосиликатной керамике она составляет лишь 10-13-16 м2 /(В-с), а у электронов ~ 10-4 м2 /(В-с). Формула (3.6) не связана с природой но­сителя заряда, поэтому является общей для всех возможных видов электропроводности.

Несмотря на то что подвижность электронов в диэлектриках бо­лее чем на три десятичных порядка выше, чем подвижность ионов, электропроводность в диэлектриках носит ионный характер, по­скольку для образования свободных ионов (например, при диссо­циации [см. ниже] ионогенной примеси) требуется существенно меньшая энергия, чем для образования свободных электронов. На­пример, в кристалле NaCl для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия ∆W=6эВ, а для отрыва иона Na+ из решетки NaCl необходима энергия, равная энергии дис­социации Wдис = 0,85 эВ. Поэтому в диэлектриках из-за существенно более высокой концентрации свободных ионов (а не электронов) ионная электропроводность является доминирующей, определяю­щей. С повышением температуры концентрация n свободных ионов возрастает экспоненциально:

n = noехр(-Wдис/kT), (3.7)

где no — число ионов в 1 м3 при T—> ∞; Wдис — энергия диссоциа­ции, эВ; kT — тепловая энергия (k — постоянная Больцмана (k = 8,617•10-5 эВ/К; Т — температура, К).

Подвижность а ионов в диэлектрике с увеличением температу­ры экспоненциально возрастает. Объясняется это тем, что в соот­ветствии с «прыжковым» механизмом электропроводности дрейфо­вая подвижность ионов осуществляется путем их перескока с ловушки на ловушку, разделенных потенциальным барьером Wnep. Ловушками называют области локализации свободных носителей заряда, которыми могут быть как электрически заряженные, так и нейтральные дефекты. «Прилипая» к ловушкам, носители заряда находятся на них тем дольше, чем выше потенциальный барьер Wпер. Поэтому транспорт носителей заряда осуществляется по мел­ким ловушкам, т.е. по ловушкам с низкими значениями Wnep. Веро­ятность тепловых перескоков носителей заряда (например, ионов) с ловушки на ловушку пропорциональна ехр(— Wпер/kT). Следователь­но, с увеличением температуры подвижность а свободных ионов растет экспоненциально:

μ = μoехр(-Wпер/kT), (3.8)

где μ о — максимальная подвижность иона; Wпер — энергия переме­щения иона с ловушки на ловушку (энергия перехода иона из одного равновесного положения в другое).

Подвижность ионов зависит от их размера и величины заряда: чем меньше размер и величина заряда иона, тем выше его подвиж­ность.

Подставив значения л и о в формулу (3.6) и объединив постоян­ные n и μo одним коэффициентом А, получим

γ = А exp(-W/kT), (3.9)

где W—энергия, необходимая для образования и дрейфа иона (W=Wдис + Wпер) С увеличением температуры удель­ная электропроводность возрастает
(рис. 3.4) в результате увеличения как концентрации n, так и подвижности μ свободных ионов. При этом в случае жидких диэлектриков доминирующим является увеличение подвижности а свободных ионов, а в случае твердых
диэлектриков — увеличение концентра­ции свободных ионов. Из рис. 3.4 так­ же видно, что электропроводность полярных диэлектриков больше, чем неполярных, и при нагревании возрастает более интенсивно



Рис. 3.4. Зависимость удельной электропроводности у жидких полярных (1) и неполярных (2) диэлектриков от температуры Т.


3.1.4. ТКр диэлектриков

Важной характеристикой электрических свойств диэлектриков является температурный коэффициент удельного сопротивления ТКρ (или α , К-1):

ТКр = (1/ρ)(dρ/dT). (3.10)

Средний температурный коэффициент удельного сопротивления

ТКρ, К-1, для заданного интервала температур можно определить из выражения:

TKρ = (l/ρl)( ρ2-ρl)/(T2- T1,). (3.11)

Комплексная удельная электропроводность Удельная электропроводность диэлектрика при переменном токе может быть вы­ражена в комплексной форме

γ = γ '+ γ", (3.12)

где γ ' — действительная часть, соответствующая активной удельной проводимости и совпадающая по фазе с напряжением γ ' = γ = U/R = ωεtgδ (см. гл. 4.2), где U — ам­плитудное значение напряжения; γ" — мнимая часть — отражает реактивный компо­нент удельной проводимости, опережающей напряжение по фазе на π/2, γ " = γ,= U/Xc.= ωεεo, где Xc — реактивная составляющая сопротивления (см. гл. 4.2) ; j — мнимая единица .

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
79,5 Kb
Высшее учебное заведение

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее