Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков

(3.14)

Удельная поверхностная электропроводность y_s твердых диэлек­триков обусловлена наличием на их поверхности влаги или других загрязнений ионогенной природы, которые, диссоциируя, увеличи­вают ионную проводимость. С увеличением полярности е диэлек­трика, температуры и относительной влажности воздуха \|/_в или уменьшением краевого угла смачивания 9, удельное поверхностное сопротивление p_s снижается, причем сильнее, чем удельное объем­ное сопротивление р. Поэтому наиболее низкое p_s имеют полярные диэлектрики и неорганические стекла, особенно при относительной

У kJ

т

тт 7

О

^пр й

Рис. 3.12. Зависимость удельной электропро­водности у (/, 2) и плотности тока j (3) твердо­го диэлектрика от напряженности Е электри­ческого поля: I — слабое электрическое поле, II — сильное

влажности воздуха \|/_в выше 70— 80 % (табл. 3.2). Кроме того, на по­верхности твердых диэлектриков адсорбируют заряды (ионы и элек­троны), образующиеся в окружающем воздухе под действием иони­зирующего излучения, которые также снижают p_s (см. гл. 5.2.3).

Таблица 3.2 Удельное поверхностное сопротивление р₅ некоторых диэлектриков в зависимости от величины их диэлектрической проницаемости е, краевого угла смачивания 0 и относительной влажности воздуха \|/_в

Диэлектрик	е при частоте 10^б Гц и тем­пературе 20 °С	Краевой угол смачивания, град.	р5, Ом, при относительной влажности воздуха, %
Политетрафторэтилен	2,05		5-10^17	5-Ю^17
Парафин	2,25		610^16	л,зло^16
Полистирол	2,5		5-Ю^17	3-Ю^15
Полиметилметакрилат	3,0		5-Ю^15	1,5 10^15
Аминопласт	5,6		610^14	зю^13
Гетинакс	7,5		3 ю^13	МО^11
Ультрафарфор	8,2		110^16	МО^13
Стекло С87-1	7,2		5-Ю^15	510^ю

Из табл. 3.2 видно, что в большинстве случаев чем больше ди­электрическая проницаемость и меньше краевой угол смачивания материала, тем ниже p_s, особенно при \|/_в= 98 %. Низкие значения р₅ у неорганических стекол при \|/_в = 98 % имеют место еще и потому, что в пленку адсорбированной из воздуха влаги переходят ионы ще­лочных металлов, входящих в состав стекол, увеличивая поверхност­ную электропроводность. Для повышения удельного поверхностного сопротивления электроизоляционных конструкций в зависимости от вида диэлектрика применяют различные приемы: покрывают их по­верхность влагостойкими лаками, глазурью или парафином, полиру­ют поверхность, промывают кипящей дистиллированной водой, прогревают изделие при достаточно высокой температуре и т. п.

У твердых диэлектриков, особенно у сильнополярных, большое влияние на удельную поверхностную электропроводность оказывает степень пористости. Для различных материалов характерны соответ­ствующие размеры пор:

Наименование материала Размер пор, нм

Поры в керамике.............................................................. 10²— 10⁵

Капилляры в волокнах целлюлозы................................. 100

Поры в стенках волокна.................................................. 1—10

Межмолекулярная пористость различных материалов. 1—5

Внутримолекулярная пористость................................... до 1

Чем больше пористость, тем больше диэлектрик впитывает вла­гу, тем ниже его удельные объемное и поверхностное сопротивле­ния. Объясняется это тем, что даже самые мелкие поры в диэлектри­ках больше, чем эффективный диаметр d молекулы воды (d = 0,276 нм). Это обстоятельство и облегчает проникновение молекул воды внутрь материала.

Дата добавления: 2015-08-09