Електропровідність твердих діелектриків

В твердих діелектриках електропровідність носить здебільшого іонний характер, причому походження вільних носіїв визначається типом хімічного зв’язку і будовою речовини. Так, електропровідність неполярних та іонних діелектриків з щільною упаковкою при помірних температурах зумовлюється, в основному, домішковими іонами в міжвузловинах; електропровідність полярних і іонних діелектриків з нещільною упаковкою (сюди слід віднести і аморфні іонні діелектрики) – домішковими та власними іонами, іонних діелектриків катіонами, наприклад AgCl чи AgBr, аніонами, наприклад BaCl₂ чи BaBr₂, катіонами і аніонами – PbI₂.?

Причиною появи вільних носіїв є такі процеси, як іонізація внаслідок дії часток високої енергії, наприклад радіаційного фону Землі, дисоціація (процес розпаду молекул на іони при теплових зіткненнях, фізичній чи хімічній взаємодії) та термогенерація (утворення слабко зв’язаних іонів внаслідок переходу їх в міжвузловини). У випадку електролітних електродів може мати місце також інжекція (входження) іонів з електродів.?

Іонні дефекти діелектриків рекомендується класифікувати за трьома групами:

І - дефекти, концентрація яких визначається концентрацією домішки та не залежить ні від температури, ні від складу навколишнього середовища;

ІІ - власні дефекти ґратки за Шотткі, за Френкелем, дислокації, дефекти, що виникають при переході “порядок – хаос”, концентрація яких визначається структурою тіла та температурою, але майже не залежить від складу навколишнього сере­довища;

ІІІ - дефекти, концентрація яких дуже залежить від температури та складу навколишнього середовища, зокрема дефекти, обумов­лені нестехіометричністю (поясн.) твердого тіла, дифузійними та інжекційними процесами.

Електронна електропровідність поряд з іонною може мати місце в керамічних діелектриках із змінною валентністю катіонів, а чисто електронна – у випадку діелектриків з атомною граткою типу нітриду бора і оксидів металів з великою валентністю, наприклад двоокису титану.

Електронна (діркова) електропровідність при звичайних умовах характерна для деяких сегнетоелектричних матеріалів на основі титанатів барію, кальцію, стронцію. Іноді в неорганічних ковалентних діелектриках можлива поява вільних електронів внаслідок переходу домішкових електронів з донорних рівнів, що розташовані поблизу дна зони провідності, в зону провідності за рахунок флуктуацій теплової енергії. При високих температурах і в сильних полях електронна (діркова) електропровідність твердих діелектриків може бути зумовлена термогенерацією (перехід до власної електронної провідності) або інжекцією з електродів.