Загальні характеристики твердих діелектриків.

Тверді діелектрики - це надзвичайно широкий клас речовин, що містить речовини з, що радикально різняться електричними, теплофізичними, механічними властивостями.

Наприклад, діелектрична проникність міняється від значення, що незначно перевищує 1, до більш ніж 50000, залежно від типу діелектриків: неполярний, полярний, сегнетоелектрик. На початку курсу приводилися визначення різних типів діелектриків. Коротенько торкнемося цих визначень стосовно до твердих діелектриків.

Неполярний діелектрик - речовина, що містить молекули з переважно ковалентним зв'язком.

Полярний діелектрик - речовина, що містить дипольні молекули або групи, або, що має іони в складі структури.

Сегнетоелектрик - речовина, що має в складі області зі спонтанною поляризацією.

Механізми поляризації в них різко різняться:

- чисто електронна поляризація в неполярних діелектриків типу поліетилена, полістиролу, при цьому діелектрична проникливість ε -невелика, не більш 3, діелектричні втрати теж малі;

- іонна поляризація в іонних кристалів типу NaСl або дипольна в полярних діелектриків типу льоду, при цьому ε може перебувати в межах від 3-4 до 100, діелектричні втрати можуть бути досить значні, особливо на частотах обертання диполів і інших резонансних частотах;

- доменна поляризація в сегнетоелектриків - при цьому ε максимальна й може досягати 10000-50000, діелектричні втрати можуть бути досить значні, особливо на резонансних частотах і в області підвищених частот.

Особливості механізмів провідності у твердих діелектриках - концентрація носіїв дуже мала, рухливість іонів у гомогенних матеріалах дуже мала, рухливість електронів у чистих матеріалах велика, у технічно чистих - мала. Механізми електропровідності різні в різних речовинах. Іонна провідність реалізується в полідисперсних діелектриків (картон, папір, гетинакс, дерево) і іонних кристалів. У першому випадку іони пересуваються по границях роздягнула, утвореним злиплими дисперсними частками.

Поява носіїв заряду сильно пов'язане з вологістю цих матеріалів і визначається, як розглядалося в гл.1 і 2 дисоціацією домішок і полярних груп основної речовини на поверхні роздягнула. У випадку іонних кристалів, у провідності беруть участь іони основної речовини, домішок, дефекти структури. Електронна провідність реалізується в титанатів барію, стронцію і т.д., електронна, діркова й іонна провідність у полімерів.

Додамо деякі терміни, специфічні для твердих діелектриків:

хімічна стійкість - здатність витримувати контакти з різними середовищами (кислота - кислотостійкість, луг - лугостійкість, озон - озоностійкість, масло - маслостійкість, вода - водостійкість);

трекінгостійкість - здатність протистояти дії дуги;

дендритостійкість - здатність протистояти утворенню дендритів.