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=

 

Iа U

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.