Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков

Поверхностная электропроводность r_S обусловлена присутствием влаги или других загрязнений на поверхности диэлектрика. Вода имеет значительную удельную проводимость. Достаточно тончайшего слоя влаги на поверхности диэлектрика, чтобы была обнаружена заметная проводимость, определяемая в основном толщиной этого слоя. Однако поскольку сопротивление адсорбированной пленки влаги связано с природой материала, на поверхности которого она находится, поверхностную электропроводность обычно рассматривают как свойство самого диэлектрика.

Абсорбция влаги на поверхности диэлектрика находится в зависимости от относительной влажности окружающей среды, поэтому относительная влажность является важнейшим фактором, определяющим значение удельной поверхностной проводимости диэлектрика. Существенное уменьшение удельного поверхностного сопротивления наблюдается при относительной влажности, превышающей 70 – 80 %.

Удельная поверхностная проводимость тем ниже, чем меньше плотность вещества, а поверхность диэлектрика чище и лучше отполирована. Наиболее высокие значения удельного поверхностного сопротивления имеют неполярные диэлектрики, поверхность которых не смачивается водой. Полярные диэлектрики характеризуются более низкими значениями r_s, заметно уменьшающимися во влажной среде. Существенное понижение удельного поверхностного сопротивления наблюдается у полярных диэлектриков, частично растворимых в воде, у которых на поверхности образуется пленка электролита. Кроме того, к поверхности полярных диэлектриков легко прилипают различные загрязнения, также приводящие к снижению r_s. Низкие значения удельного поверхностного сопротивления имеют и объемно-пористые материалы, так как процесс поглощения влаги толщей материала приводит к образованию поверхностных пле-нок воды.

Загрязнение поверхности некоторых диэлектриков оказывает сильное влияние на их удельное поверхностное сопротивление (табл. 2.2) [4].

Таблица 2.2

Удельное поверхностное сопротивление некоторых диэлектриков

Для повышения удельного поверхностного сопротивления применяют разнообразные приемы очистки поверхности: промывку водой, растворителями, прокаливание при температуре 600 – 700°С. Наиболее эффективной является очистка поверхности изделия, не впитывающего воду, продолжительным кипячением в дистиллированной воде. Пропитка поверхностных слоев детали церезином или парафином не обеспечивает достаточной устойчивости значений r_s при высокой влажности ввиду возможности проникновения влаги в микропоры поверхности изделия сквозь защитные покрытия. Покрытие керамики и стекол кремнийорганическими лаками значительно повышает удельное поверхностное сопротивление изделий во влажной среде.

В итоге можно прийти к следующим положениям в отношении явления поверхностной электропроводности. Зависимость удельной поверхностной электропроводности от влажности обусловливается наличием на поверхности диэлектрика веществ, распадающихся на ионы. Вода, адсорбируемая поверхностью, способствует их выявлению. Если эти вещества случайно попали на поверхность диэлектрика, то после их удаления можно получить высокое значение удельного поверхностного сопротивления при любой влажности воздуха. Если эти вещества являются составной частью материала, то удельное поверх-ностное сопротивление будет значительно снижаться при увеличении влажности.

Повышенные требования предъявляются не только к значению удельного сопротивления у электроизоляционных и конденсаторных диэлектриков, но и к стабильности удельного сопротивления по отношению к температуре.