Сторона электрета, обращенная к минусу поляризующего напряжения; 2 — то же, к плюсу

Со временем заряд электрета изменяется в результате разруше­ния остаточной поляризации, вызванного релаксационными процес­сами, освобождения носителей заряда, захваченных ловушками, и нейтрализации объемных зарядов за счет электропроводности. Экс­периментально установлено, что гомозаряды сохраняются в течение более длительного времени, чем гетерозаряды. Это явление связано с носителями заряда, захваченными более глубокими ловушками, и наблюдается у диэлектриков с очень высоким удельным сопротивле­нием р (см. табл. 7.8). Поэтому время разряда электретов т = е₀ер со­ставляет многие годы и даже сотни лет. Скорость разряда возрастает с повышением температуры и влажности окружающей среды. Време­нем жизни электрета называют время, в течение которого значение поверхностной плотности стабилизированного заряда уменьшается в е раз (е ~ 2,72); оно может составлять у хороших электретов сотни лет.

(7.10)

(7.11)

Если электрет поместить между обкладками конденсатора (рис. 7.16), то напряженность поля Е в воздушном зазоре толщиной к_ъ будет равна

о/е₀

Е =

1 + еЛ_в/А_э

а плотность заряда о —

а = ^{и 3}.

где И_э — толщина электрета; U₃ — разность потенциалов между по­верхностями электрета (электретная разность потенциалов).

В настоящее время электретное состояние обнаружено более чем у 70 диэлектриков, как органических (полярных и неполярных, при­родных и синтетических), так и неорганических. У неорганических (керамических) и органических неполярных преобладают гомозаря- ды; у органических полярных — гетерозаряды. К электретным мате­риалам относятся:

природные диэлектрики — воск, парафин, канифоль, янтарь, шел­лак, слюда и др.;

синтетические полимеры — политетрафторэтилен, поливинили- денфторид, сополимеры тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, полиэтилентерефталат, полистирол, полипропилен, поликарбонаты, поливинилхлорид и др., обычно в виде пленок h = 10—50 мкм, пло­щадью несколько см² и часто покрытых с одной или обеих сторон металлическими электродами;

неорганические материалы — сера, сульфид кадмия CdS, сульфид цинка ZnS, стекла, ситаллы и др.;

керамические титаносодержащие материалы — Т-80 на осно­ве ТЮ₂, Т-150 на основе СаТЮ₃, Т-900 на основе Sr0-Bi₂0₃—Ti0₂, Т-1700 и СМ-1 на основе ВаТЮ₃, MgTi0₃, ZnTi0₃, SrTi0₃ и некото­рые другие (электрет на основе СаТЮ₃ имеет наибольший и наибо­лее устойчивый заряд);

органические соединения ароматического ряда, например нафта­лин С₁₀Н₈ и др.

В зависимости от метода получения различают следующие типы элек­третов:

термоэлектреты получают путем нагрева до температуры плавления кристаллических или размягчения аморфных тел, или до Т_с для полимеров с последующим охлаждением в сильном постоянном электрическом поле;

электроэлектреты — воздействием сильным постоянным электриче­ским полем в течение нескольких часов;

короноэлектреты — воздействием коронным разрядом в газовом проме­жутке между поверхностью диэлектрика и электродом, обычно при пони­женном давлении газа;

фотоэлектреты — одновременным воздействием света и постоянным электрическим полем;

хемоэлектреты — электризацией в электрическом поле в процессе хи­мических превращений, например в процессе полимеризации;

радиоэлектреты — воздействием пучком заряженных частиц высокой энергии;

механоэлектреты — воздействием механическими нагрузками, сопрово­ждающимися контактной электризацией;

трибоэлектреты — воздействием трением, сопровождающимся контакт­ной электризацией.

Наиболее распространенным промышленным методом получе­ния электретов считается воздействие коронным разрядом (короно­электреты).

В зависимости от метода можно получать электреты с разно­именными зарядами на противоположных сторонах, например, тер­мо-, фото-, электро-, короно- и хемоэлектреты и имеющие во всем объеме заряды одного знака — радио-, механо- и трибоэлектреты, которые называют моноэлектретами.

Электреты используют в качестве датчиков сигналов или преоб­разователей. Это — электретные конденсаторные микрофоны, дат­чики давления, вибродатчики, тахометры и т. д. Используют элек­треты также в дозиметрах проникающей радиации, гигрометрах, барометрах, фокусирующих и сортирующих системах, электромет­рах, в фильтрах для газов и во многих других случаях.

Дата добавления: 2015-08-09