Электропроводность диэлектриков электронная

При приложении к диэлектрику электрического поля свободные носители начинают ускоряться и таким образом возникает электропроводность. В соответствии с природой носителей заряда (электроны или дырки) рассмотренный механизм - электропроводности называют в общем случае электронным. Очевидно, что вследствие низкой концентрации электронов (дырок) электропроводность диэлектриков незначительна. Для различных веществ она колеблется от 10- ° до Ом -см . Необходимо отметить, [c.272]

Экситонное поглощение 306, 310 Электронное сродство 57 Электроотрицательность 57 Электропроводность диэлектриков 371 [c.384]

Мы уже рассмотрели зависящую непосредственно от решетки электропроводность диэлектриков после облучения. Для работы изоляторов в условиях облучений и для ряда других вопросов важно знать электропроводность диэлектрика во время облучения. Эта радиационная электропроводность детально изучена для действия v-излучения из радиоактивных источников и реакторов. Оказалось, что при напряжениях, достаточно далеких от пробоя, радиационная электропроводность линейно растет с интенсивностью облучения. Этот результат естествен. Облучение непрерывно создает свободные электроны посредством фотоэффекта и комптон-эффекта, причем число электронов, создаваемых в единицу времени, пропорционально интенсивности облучения. [c.655]

Электропроводность диэлектриков в отличие от полупроводников чаще всего носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках АЯ >кГ и лишь ничтожное количество [c.98]

В случае электронной электропроводности сопротивление твердых диэлектриков с увеличением давления уменьшается. Такой эффект используют как косвенное подтверждение существования Б диэлектрике электронной электропроводности. [c.145]

Подвижность электронов на много порядков больше, чем подвижность ионов. В диоксиде титана, например, подвижность электронов составляет примерно 10" mV( -B), тогда как подвижность ионов в алюмосиликатной керамике всего лишь 10" —mV( -B). В связи с указанным в диэлектрике G электронной электропроводностью концентрации электронов в 10 —10 раз меньше, чем концентрация носителей в диэлектрике с ионной электропроводностью, при одинаковом заряде носителей и одинаковом значении удельной проводимости. [c.38]

В связи с широким применением в электронике тонких диэлектрических пленок, в которых велика напряженность электрического поля, а также с повышением рабочих температур электронных и электротехнических устройств вопрос об электропроводности диэлектриков и связанных с ней явлениях старения (деградации) и электрического пробоя является весьма актуальным. То же самое относится и к оптическому пробою — лазерному разрушению прозрачных диэлектриков, определяющему пределы допустимой лучевой плотности мощности в лазерных устройствах. [c.41]

Исследования последних лет позволяют утверждать, что важную роль в процессе переноса электрического заряда в диэлектриках играет не только ионная, но и электронная электропроводность [8]. Электронный перенос заряда в отличие от ионных механизмов является стационарным процессом не только в переменных, но и в постоянных полях, так как между диэлектриками и электродами происходит обмен одинаковыми по физической природе носителями заряда (электронами). [c.42]

По современным представлениям электроны и дырки в кристаллах являются квантовыми возбужденными состояниями с отрицательным (—е) и положительным ( + е) зарядами соответственно. Важно отметить, что масса электрона или дырки в кристалле может существенно отличаться от массы т,, электрона в вакууме и, более того, зависит от направления движения электронов или дырок, являясь анизотропной (тензорной) величиной. Поэтому при описании электронного механизма электропроводности диэлектриков и полупроводников вводится представление об эффективной массе Шэф. [c.44]

Выше была рассмотрена электропроводность твердых тел при относительно невысоких напряженностях поля. При больших напряженностях необходимо учитывать возможность появления в кристаллических диэлектриках электронного тока, быстро возрастающего с увеличением напряженности поля, благодаря чему наблюдается отступление от закона Ома. [c.64]

Обязательным условием для электрохимического старения керамики является участие в электропроводности хотя бы одного вида ионов диэлектрика. Если электропроводность чисто электронная, электрохимическое старение невозможно. [c.53]

Внутренний фотоэффект. При облучении светом некоторых полупроводников или диэлектриков оптические электроны отдельных атомов кристаллической решетки вещества, приобретая достаточную дополнительную энергию, отрываются от атомов и превращаются в электроны проводимости. Так как проводимость полупроводников и диэлектриков обычно мала, то появление в них электронов проводимости ведет к заметному повышению их электропроводности, а следовательно, и к уменьшению их сопротивления. Это явление и называется внутренним фотоэффектом, или фотопроводимостью. [c.168]

В большинстве диэлектриков электропроводность в основном бывает не электронная, а ионная вызванная движением в электрическом поле свободных ионов, появляющихся вследствие диссоциации находящихся в диэлектрике примесей и части молекул самого диэлектрика. [c.8]

При низких температурах объемная проводимость твердых диэлектриков может целиком определяться примесями и дефектами структуры. При повышенных температурах. ток утечки может определяться переносом ионов основного вещества диэлектрика. Для облегчения понимания особенностей ионной электропроводности твердых диэлектриков рассмотрим явления, наблюдающиеся при прохождении постоянного тока через кристалл каменной соли, который взят как самый простой и наглядный пример. Ионный характер электропроводности в данном случае предопределяется соотношениями энергий активации ионов и электронов потенциал активации ионов натрия равен 0,85 В, ионов хлора 2,55 В, а электронов 6 Б (при комнатных температурах). Заметная электронная электропроводность в каменной соли может быть обусловлена наличием некоторых примесей и действием ионизирующих излучений, приводящих к отрыву электронов от ионов. В обычных условиях при комнатной температуре подвижность наиболее слабо закрепленных в решетке ионов натрия еще настолько мала, что срыва их электрическим полем из узлов решетки при нормальной ее структуре не происходит. Наблюдающаяся при этом очень малая проводимость носит примесный характер. [c.50]

Электронная электропроводность может наблюдаться в газообразных, жидких и твердых диэлектриках. Она становится преобладающей в сильных электрических полях. Процесс электронной электропроводности кристаллических твердых диэлектриков объясняют на основе представлений зонной теории электропроводности твердых тел. [c.138]

Электропроводность газообразных диэлектриков. В слабых электрических полях удельная проводимость газов весьма мала. Например, удельное объемное сопротивление воздуха при нормальных условиях равно Ом-м. Ток в этих условиях возникает в результате перемещения свободных ионов и электронов, которые образуются под действием ионизирующих излучений земной коры, космических лучей, ультрафиолетового излучения солнца, нагрева. Такие факторы ионизации называют внешними факторами. Наряду с ионизацией в газе происходит рекомбинация, возникающая вследствие объединения положительных ионов и электронов, совершающих хаотическое непрерывное тепловое движение. В результате рекомбинаций образуются молекулы газа, не имеющие заряда. [c.139]

Часть из образовавшихся в процессе ионизации электронов захватывается ловушками и не участвует в процессе электропроводности. Если температура диэлектрика в процессе облучения повышается, то происходит ионизация ловушек, захваченные электроны освобождаются, концентрация носителей заряда возрастает и радиационная проводимость увеличивается. Ее рост описывается формулой [c.147]

Такие ионы в тепловом движении могут перемещаться на расстояния, значительно превышающие упругие смещения. Но в отличие от электропроводности этот процесс носит локальный, а не сквозной характер. Локальные тепловые перемещения слабо связанных ионов при наличии электронного поля создают асимметрию распределения электрических зарядов в диэлектрике и, следовательно, создают электрический момент в единице объема. Диэлектрическая проницаемость зависит от частоты электрического поля и от температуры. После снятия поля ионно-релаксационная поляризация постепенно ослабевает. Поляризация этого типа имеет замедленный характер и при высоких частотах не происходит. [c.8]

Электронно-релаксационная поляризация обусловлена ограниченным перемещением возбужденных тепловой энергией электронов. Она характерна для диэлектриков с электронной электропроводностью, например двуокись титана с примесями ионов ниобия, кальция, бария. [c.8]

Ионная электропроводность, как и у жидких диэлектриков, сопровождается переносом вещества иа электроды. У твердых диэлектриков с электронной проводимостью этого переноса вещества не наблюдается. В твердых кристаллических телах, при низких температурах в первую очередь передвигаются слабо закрепленные ионы, ионы примесей. При высоких температурах движутся основные ионы кристаллической решетки. Энергия активации носителей тока определяет механизм электропроводности в твердых диэлектриках. Удельную проводимость в твердых диэлектриках можно определить так же, как у жидких, пользуясь уравнением [c.20]

Диэлектриками будут такие материалы, у которых запрещенная зона настолько велика, что электронной электропроводности в обычных случаях не наблюдается. [c.13]

Электронно-релаксационная поляризация характерна для диэлектриков с высоким показателем преломления, большим внутренним полем и электронной электропроводностью например, диоксид титана, загрязненный примесями Nb" , Са" , Ва" диоксид титана с анионными вакансиями и примесью ионов некоторые соединения на основе оксидов металлов переменной валентности — титана, ниобия, висмута. [c.20]

Теплопроводность металлов. За передачу теплоты через металл в основном ответственны те же свободные электроны, которые определяют и электропроводность металлов ti число которых в единице объема металла весьма велико. Поэтому, как правило, коэффициент теплопроводности металлов намного больше, чем коэффициент теплопроводности диэлектриков (см. табл. 5-1). Очевидно, что при прочих равных условиях, чем больше удельная электрическая проводимость у металла, тем больше должен быть н его коэффициент теплопроводности. Легко также видеть, что при повышении температуры, когда подвижность электронов в металле и соответственно его удельная проводимость v уменьшаются, отношение коэффициента теплопроводности металла к его удельной проводимости y Jy должно возрастать. Математически это выражается законом Видемана —Франца —Лоренца [c.195]

Согласно зонной теории твердых тел электроны внешних энергетических зон перемещаются по кристаллу практически одинаково во всех телах независимо от того, являются эти тела металлами или диэлектриками. Несмотря на это электрические свойства их, в частности электропроводность, могут различаться чрезвычайно сильно. Например, у металлов электропроводность равна 10 — [c.153]

В диэлектриках свободными зарядами, которые перемещаются в электрическом поле и обусловливают электропроводность, могут быть ионы (положительные и отрицательные), молионы (в жидких диэлектриках), электроны и электронные вакансии (дырки), поля-роны. Такие свободные заряды образуются за счет нагрева диэлектрика, в результате которого происходит термическая диссоциация частиц, при воздействии на диэлектрик света или при его ионизирующем (радиационном) облучении. В сильных электрических полях возможна инжекция зарядов (электронов, дырок) в диэлектрик из металлических электродов заряды (ионы) могут инжектироваться в диэлектрик, если электродами служат вода или другая жидкость — электролиты, в которых имеются свободные положительные или отрицательные ионы наконец, в сильных электрических полях свободные заряды (ионы и электроны) образуются в дилектрике в результате ударной ионизации, когда свободные заряды, главным образом электроны, ускоряются в электрическом [c.137]

В слабых электрических полях электронная электропроводность незначительна. Свободные электроны, которые попадают в диэлектрик, поляризуют некоторую окружающую их область диэлектрика. В результате вокруг электрона кристаллическая решетка искажается. Говорят, что вокруг электрона имеет место шуба , состоящая из поляризованной области диэлектрика. Электрон, окруженный поляризованной областью, называют поляроном. Если электроны перемещаются в электрическом поле, то перемещается и шуба , т. е. перемещается полярон. А это во много раз повышает эффективную массу электрона и скорость упорядоченного движения электрона уменьшается. Поэтому нронодимосгь за счет такого механизма перемещения электрона невелика. [c.139]

Обязательным условием электрохимического старения керамики является участие в электропроводности ионов диэлектрика (с малым радиусом). Если электропроводность чисто электронная, электрохимическое старение невозможно. Старение керамики с электронной и ионной электронроводностью зависит также и от материала электродов (рис. 2-8). Серебро мигрирует в керамику и увеличивает ее проводимость. [c.41]

В соответствии с типом носителей заряда электропроводность диэлектриков можно классифицировать на электронную, при ко-то рой ток переносят отрицательно заряженные электроны или положительно заряженные электронные вакансии (дырки) полярон-пую, когда эти электроны и вакансии сильно связаны с кристаллической решеткой ионную, при которой ток переносят положительно заряженные катионы или отрицательно заряженные анионы (или ионные вакансии), а также молионную, если носителями являются заряженные группы молекул или даже макроскопические частицы. В случае положительного заряда молионов явление про- [c.41]

Различные физические и физико-химические механизмы, приводящие к развитию в диэлектриках необратимых процессов — старения, пробоя и механического разрушения, — существенно различаются во времени. В случае, когда потеря электрической прочности происходит из-за быстрых электронных процессов (электронных лавин, освобождения поляронов, см. 3.1), необратимые процессы развиваются за время 10 с. При других механизмах диэлектрик выходит из строя за гораздо более длительные временные промежутки. Например, электротепловой пробой развивается за время 10 —10 с, т. е. гораздо медленнее, чем элект-ронный пробой. При этом механизме пробоя количество теплоты, выделяющееся в диэлектрике под воздействием электрического ноля за счет электронроводности и диэлектрических потерь, превосходит величину теплоотдачи в окружающую среду. В результате тепловой баланс диэлектрика нарушается, что приводит к потере тепловой устойчивости из-за повышения электропроводности диэлектрика с ростом температуры, перегреву и в конечном итоге — к пробою. [c.52]

Электропроводность диэлектриков в отличие от полупроводников чаще всего носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках AW kT и лишь ничтожное количество электронов может отрываться от своих атомов за счет теплового движения. Ионы же часто оказываются слабо связанными в узлах решетки, и энергия W, необходимая для их срыва, сравнима с кТ, Например, в кристалле Na l = 6 эВ, а энергия [c.123]

Обязательным условием для электрохимического старения керамики является участие в электропроводности хотя бы одного сорта ионов диэлектрика. Если электропроводность чисто электронная, электрохимическое старение невозможно. В некоторых видах керамики, например рутиловой, перовскитовой и др., ионная электропроводность в сравнении с электронной ничтожно мала и тем не менее она достаточна, чтобы, спустя некоторое время, при повышенной температуре и серебряных электродах происходило старение материала. [c.66]

Электропроводность диэлектриков объясняется наличием в них свободных (т. е. не связанных с определенными молекулами и могущих передвигаться под воздействием электрического поля) заряженных частиц ионов, молионов (коллоидных частиц), иногда электронов. [c.16]

Простая модель электронного газа, созданная Друде в 1900 г., успещно предсказала законы Ома и Видемана — Франца. Однако она не объяснила зависимость электропроводности от температуры, а также магнитные свойства и малую величину электронной теплоемкости по сравнению с классическим значением 3/ . В настоящее время ясно, почему удельное сопротивление особо чистых металлов падает от типичного для комнатных температур значения 10 мкОм см до значения менее 10 з мкОм -см при температуре жидкого гелия в то время как удельное сопротивление концентрированного сплава падает всего в два раза в том же диапазоне температур. Поведение полупроводников также хорошо понято удельное сопротивление экспоненциально возрастает при уменьшении температуры, и при очень низких температурах чистые полупроводники становятся хорошими диэлектриками. Добавка в образец полупроводника небольшого количества примесей чаще всего существенно уменьшает удельное сопротивление (в противоположность чистым металлам, в которых наличие примесей ведет к увеличению удельного сопротивления). [c.187]

Газы в слабых электрических полях и при не очень высоких температурах обладают весьма малой удельной проводимостью. При этих условиях весьма немногочисленные свободные носители заряда — электроны и ионы — образуются лишь под действием внешних ионизаторов невысокой интенсивности—космических лучей и естественного ионизирующего излучения. Поэтому при указанных условиях газы являются отличными диэлектриками с удельным сопротивлением порядка 10 Ом-м, практически не имеющим диэлектрических потерь (tg б порядка 10 ). Повышение электропроводности газов происходит при высоких температурах, начиная с 10 — Ю К, когда энергия теплового движения частиц газа велика и при столкновении они могут ионизовать друг друга (происходит термическая ионизация). Термоионизация воздуха нарастает, начиная с температуры 8000 К. При 20 ООО К воздух ионизуется практически полностью [c.545]

Некоторые диэлектрики (например, Т1О2 и другие титансодержащие керамические материалы) обладают электронной или дырочной электропроводностью. Однако носителями часто являются электроны не основного вещества, а примесей и дефектов. В титан с одержащей керамике при высокотемпературном синтезе появляются в значительном количестве кислородные вакансии, отдающие слабо связанные электроды или дырки. От них и зависит наблюдаемая электропроводность. [c.100]

Изменение электропроводности при облучении. Электротехническое оборудование и диэлектрики, применяемые в нем, при эксплуатации на атомных электростанциях подвергаются воздействию проникающего излучения (радиации), В нормальных условиях эксплуатации действуют -у-излучения (у-кванты различной энергии) и нейтроны. В аварийном режиме действуют у-излучения и р-излу-чения (быстрые электроны, скорость которых сравнима со скоростью света). В других условиях эксплуатации возможно облучение заряженными частицами позитронами, протонами, различными ионами и др. Проникающие излучения, передавая свою энергию (полностью или частично) частицам, из которых построен диэлек- [c.145]

В отличие от металлов, в диэлектриках электропроводность может быть трех видов электронная, ионная, молионная. [c.17]

Электропроводность твердых диэлектриков обусловливается как иере-движеинем ионов самого диэлектрика, так и ионов случайных примесей. У некоторых диэлектриков- наблюдается электронный характер проводимости. [c.20]

Электропроводность твердых тел обусловливается передвижением кг к ионов самого диэлектрика, так и ионов случайных примесей, а у некоторых материалов может быть вызвана наличием свободных электронов. Электронная электропроводность наиболее заметна при сильных электрических полях. Вид электропроводности устанавливают экспериментально, используя закон Фарадея. Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества. При электронной электропроводности это явление не наблюдается. В процессе про-хожденпя электрического тока через твердый диэлектрик содержащиеся в нем ионы примеси могут частично удаляться, выделяясь на электродах, как это наблюдается в жидкостях. [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...