Шпаргалка (943761), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рис 3.3. Зависимость величины тoка I в диэлектрике от времени приложения постоянного напряжения (схематически):

Iсм - ток смещения, вызванный деформационными видами поляризации;

Iаб - ток абсорбции;

Iск - ток сквозной проводимости;

1 - Электрическое старение;

2 - Электроочистка.

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 — отношен ие его дрейфовой скорости V к напряженности электрического поля Е, вызывающе­го эту скорость, т.е. μ = V/E [(м/с)/(В/м)] = м² /(В-с). . 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 = n_oехр(-Wдис/kT), (3.7)

где n_o — 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 = μ_oехр(-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).

а б в

Рис. 66. Стадии процесса спекания:

1 — граница спекающегося тела;

2 — твердая фаза;

3 — поры

Различают несколько полиморфных модификаций оксида алю­миния: α-, β- и -γ-А1 ₂О₃ . α-А1₂О₃ , корунд, главная кристаллическая фаза изделий из керамики на основе оксида алюминия, относится к тригональной сингонии, плавится при температуре 2050 °С. β-А1₂О₃ имеет гексагональную кристаллическую решетку и не

является чистой модификацией оксида алюминия.

Конденсаторная керамика

Требования, предъявляемые к конденсаторной керамике, в об­щем виде формулируются следующим образом:

наибольшая диэлектрическая проницаемость при заданном зна­чении ее стабильности при изменении температуры, частоты, на­пряженности электрического поля и т. д.

минимальные диэлектрические потери;

максимальные электрическая прочность и удельное объемное сопротивление;

высокая устойчивость к электрохимическому старению;

однородность материала и воспроизводимость свойств;

малая стоимость и доступность исходного сырья.

Рис. 7.16. Температурная зависимость диэлектрической проницае­мости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ керамики на основе ВаТiO₃ :

1 — ромбоэдрическая фаза

2 — ромбическая; 3 — тетрагональная; 4 — кубическая

структуру; от 0 до 120 °С — тетрагональную, а при тем­пературе выше точки Кюри (120 °С) у ВаТiO₃ возникает кубическая структура и спонтанная поляризация исчезает. При этом кристалл из сегнетоэлектрика превращается в параэлектрик.

Основным представителем низкочастотной установочной кера­мики является электротехнический фарфор. В состав обычного электрофарфора входят: глины ~50% (каолин — очень чистая высо­кокачественная светлая глина и огнеупорная глина, которые явля­ются водными алюмосиликатами с химическими формулами Al₂O₃ -2SiO₂ -2H₂O, Al₂ O₃-2SiO₂ -4H₂O и др.), кварц SiO₂ (~25%) и по­левой шпат (-25%), представляющий собой безводные алюмосили­каты, содержащие катионы щелочных (Na⁺,K⁺ ) и щелочноземель ых -(Са²⁺⁾ металлов, например Na₂O-Al ₂O₃ -6SiO₂ , CaO-Al₂ O₃ -2SiO₂ . Полевой шпат является главным поставщиком окислов Na, К, Р Mg, Ca и др. Na₂O снижает температуру обжига и вязкость стёклофазы фарфора, но существенно ухудшает его электрические свойства.

Корундовая высокоглиноземистая керамика представляет особый интерес. Корунд (α-А1₂О₃ ) — одна из кристаллических модификаций оксида алюминия (алюминоксида) А12О3, обладающая высокими электрическими, механическими и тепловыми свойствами. Готовые изделия из этого материала содержат до 95—99,7% кристаллического корунда а-А12О3, остальное — стеклофаза, располагающаяся в виде тонких прослоек, соединяющих кристал литы а-А12О3. Содержание пор в этой керамике минимальное (-1%), их присутствие отрицательно влияет на свойства материала. Разработана беспорис­тая оптически прозрач ная керамика поликор с высокими значениями коэффициента пропускания света (0,9 на 1 мм толщины), электрических и механических характеристик

Ионные сегнетоэлектрики имеют структуру элементарной ячей­ки типа перовскита (минерал СаТiO3). К ним относятся:

титанат бария ВаТiO3 (Тк= 120°С),

титанат свинца РbТiO3 (Тк = 493°С),

ти­танат кадмия CdTiОз (Тк = 223°С),

метаниобат свинца PbNb2O6 (Tk = 575°С),

ниобат калия KNbO3 (Tk = 435°С),

иодат калия KNbO3 I (Тк — 210°С) и др.

Все химические соединения этой группы нерастворимы в воде, обладают значительной механической прочностью, из­делия из них получают по керамической технологии. Они представ­ляют собой в основном кристаллы с преимущественно ионной связью.

Рис. 7.1. Элементарная ячейка (а, а') титаната бария и ее проекция (б б') при температурах выше (а, а') и ниже точки Кюри (б, б')

Рис. 7.3. Зависимость

поляризованности Р

Рис. 7.4. Предельная петля диэ-

и диэлектрической проницаемости е лектрического гистерезиса сегне-

сегнетоэлектрика от напряженности тоэлектрика
электрического поля Е

A──────────→B C──────────────────────────────→Д

Рис. 5.2. Схематическое изображение электронной лавины (АБ) и образования электроотрицательного стримера (СД) при пробое газа

Образование плазменного газоразрядного канала фактически и есть пробой газов. Возникновение Iкз — следствие пробоя. Б зависимосnи от величины Iкз пробой проявляется в виде искры или электрической дуги.

Рис. 5.3. Схематическое изображение образования газоразрядного плазменного канала

На участке БОА

Unp = Uпр0•δ , (5.4)

где Unp — пробивное напряжение воздуха при данных температуре и давлении; Unp0 — пробивное напряжение воздуха при нормальных

Рис. 5.4. Зависимость электрической

прочности Eпр. макс газов от

давлении P(схематически)

Рис.5.5. Зависимость электрической ческой пррочности Eпр.макс воздуха от асстоя­расстояния h между электродами (поле (поле однородное) Зависимость электрической прочности воздуха от частоты прило­женного напряжения. Экспериментально установлено, что пробивное напряжение воздуха зависит от частоты напряжения только в облас­ти ультразвуковых частот, радиочастот и СВЧ (рис. 5.7). Пробой воздушного промежутка в 1 см в однородном электрическом поле при нормальных условиях происходит за 10^-7с и менее

Рис. 5.6. Зависимость пробивного напря­жения Uпр.макс воздуха (1) и неона (2) 2 от от произведения давления газа Р на расстоя­ние между электродами h

.

Теория Друде

V_cp = - eEτ/m,

j=(ne²/m)E

j = σE; σ = ne² τ /m (1.6)

Количественная теория температурной зависимости сопротивления, свя­занного с колебаниями решетки, основана на том, что периодический потенциал системы жестких ионов

U^per(r) = ∑V(r-R) (26.43)

R

есть лишь некоторое приближение к истинному апериодическому потенциалу:

U(r) = ∑V[r-R-u(R)]= U^per(r) -∑u(R) • V(r-R)+. (26.44)

R R

Разность между этими двумя выражениями можно считать возмущением, кото­рое действует на стационарные одноэлектронные уровни периодического га­мильтониана, вызывая переходы между блоховскими уровнями, приводящие к разрушению тока.

.

Краткое объяснение температуры Дебая.

ДЕБАЯ ТЕОРИЯ твёрдого тела — теория, описываю­щая колебания кристаллич. решётки и обусловленные ими термодинамич. свойства твёрдого тела; предложена П. Дебаем в 1912 в связи с задачей о теплоёмкости кристалла. Д. т. основана на упрощённом представ­лении твёрдого тела как изотропной упругой среды, атомы к-рой совершают колебания в конечном диапазо­не частот.

ДЕБАЯ ТЕМПЕРАТУРА — характеристич. темп-ра твёрдого тела, вводимая соотношением:

kT_θ = ћω_D ( 2 )

где ω_D — макс, частота колебаний кристаллич. ре­шётки, определяемая из условий равенства числа ко­лебаний, приходящихся на частотный интервал от 0 до ω_D, полному числу колебат. степеней свободы решёт­ки (см. Дебая теория).

Как и обычно в случаях переходов, вызванных колебаниями решетки, их можно рассматривать как процессы, в которых электрон поглощает или испуска­ет фонон (или фононы), изменяя тем самым свою энергию на величину энергии фонона и меняя свой волновой вектор (с точностью до произвольного вектора обратной решетки) на величину волнового вектора фонона.

В простейших теориях решеточного вклада в сопротивление металлов принимают, что главную роль в рассеянии играют процессы, в которых электрон испускает (или поглощает) один фонон. Если электронный переход происходит с уровня с волновым вектором k и энер­гией Еk на уровень с волновым вектором k' и энергией Ek^/ , то из законов сохра­нения энергии и квазиимпульса сле­дует, что энергия участвующего в про­цессе фонона должна удовлетворять со­отношению

Ek = Ek^/ ± ћωc (k —k'), (26.45)

где знак плюс (минус) отвечает испуска­нию (поглощению) фонона [и где мы пред­положили, что ω(—q) = ω(q). Это равенство можно рассматривать как ограничение, накладываемое на волно­вые векторы q фононов, способных уча­ствовать в однофононном процессе вме­сте с электроном с волновым вектором k. Действительно, оно дает

ω(q) = ±1/ћ[E_k+q - Ek). (26.46)

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)