Ток утечки диэлектрика (Ток утечки)

Ток утечки диэлектрика (Ток утечки)

ток — ((continuous) current carrying capacity ampacity (US)): Максимальное значение электрического тока, который может протекать длительно по проводнику, устройству или аппарату при определенных условиях без превышения определенного значения их… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ток утечки диэлектрика — ток утечки Ток в диэлектрике, обусловленный приложением не изменяющегося во времени электрического напряжения. [ГОСТ 21515 76] Тематики материалы диэлектрические Синонимы ток утечки … Справочник технического переводчика

Ток утечки — 2.2.13 Ток утечки ток, протекающий в землю или на сторонние проводящие части в электрической цепи при отсутствии повреждения. Источник: ГОСТ 12.2.007.9 93: Безопасность электротермического оборудования. Часть 1. Общие требования … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Ток утечки диэлектрика — 47. Ток утечки диэлектрика Ток утечки Ток в диэлектрике, обусловленный приложением не изменяющегося во времени электрического напряжения Источник: ГОСТ 21515 76: Материалы диэлектрические. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

сквозной ток диэлектрика — сквозной ток Постоянная составляющая тока утечки диэлектрика. [ГОСТ 21515 76] Тематики материалы диэлектрические Синонимы сквозной ток … Справочник технического переводчика

Сквозной ток диэлектрика — 48. Сквозной ток диэлектрика Сквозной ток Постоянная составляющая тока утечки диэлектрика Источник: ГОСТ 21515 76: Материалы диэлектрические. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 21515-76: Материалы диэлектрические. Термины и определения — Терминология ГОСТ 21515 76: Материалы диэлектрические. Термины и определения оригинал документа: 32. Абсолютная диэлектрическая проницаемость По ГОСТ 19880 74 Определения термина из разных документов: Абсолютная диэлектрическая проницаемость … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Электрический конденсатор — У этого термина существуют и другие значения, см. Конденсатор (значения). См. также: варикап Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик … Википедия

High-k — High k  технология производства МОП полупроводниковых приборов с подзатворным диэлектриком, выполненным из материала с диэлектрической проницаемостью большей, чем у диоксида кремния. Название происходит от диэлектрической константы материала … Википедия

ГОСТ 21415-75: Конденсаторы. Термины и определения — Терминология ГОСТ 21415 75: Конденсаторы. Термины и определения оригинал документа: 13. Анод конденсатора D. Kondensatoranode E. Anode of a capacitor F. Anode d un condensateur Положительный электрод полярного конденсатора Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Электропроводность диэлектриков

Электроизоляционные материалы, применяемые в технике, не являются идеальными диэлектриками в связи с присущей им небольшой электропроводностью.

Поляризационные процессы смещения связанных зарядов в диэлектрике протекают во времени до момента установления равновесия и создают токи смещения (токи поляризации). В случае электронной и ионной поляризаций эти токи практически не удается зафиксировать приборами. Токи смещения различных видов замедленной поляризации, наблюдаемые в большинстве технических диэлектриков, называют токами абсорбции. При приложении постоянного напряжения они наблюдаются только при включении и выключении, меняя свое направление

Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов приводит к возникновению малых по величине сквозных токов.

Следовательно, в диэлектрике протекают абсорбционный ток (i_абс), обусловленный смещением связанных зарядов, и сквозной ток (i_скв) за счет направленного перемещения свободных носителей зарядов. Ток, протекающий в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, называется током утечки (i_ут).

Плотность тока утечки в диэлектриках определяется суммой сквозного тока и тока абсорбции (А/м 2 ):

(9)

На рис.14 приведена зависимость изменения тока утечки в диэлектрике после приложения к нему постоянного напряжения.

Рис. 14. Зависимость тока через диэлектрик от времени

Как следует из рис.14, ток абсорбции изменяется c течением времени (t) по закону затухающей экспоненты. После окончания процессов поляризации через диэлектрик протекает только сквозной ток.

Сопротивление диэлектрика, называемое сопротивлением изоляции R_из, определяется только величиной сквозного тока и определяется по формуле:

(10)

где U – приложенное постоянное напряжение.

Следовательно, для оценки состояния изоляции необходимо измерять ток утечки спустя некоторое время после приложения напряжения, когда закончатся поляризационные процессы и ток абсорбции спадет до нуля. На практике измерение тока утечки производят через одну минуты после приложения к диэлектрику постоянного напряжения, считая, что процессы замедленной поляризации закончились. Следует иметь в виду, что при приложении к диэлектрику переменного электрического поля поляризация будет продолжаться до снятия поля.

Особенностью электропроводности диэлектриков является ее ионный характер (ионы переносят с собой часть вещества).

Для твердых электроизоляционных материалов различают объемную и поверхностную электропроводности и соответственно объемное и поверхностное сопротивления. Объемная электро-проводность обусловлена свойствами самого диэлектрика. Поверхностная же электропроводность обусловлена присутствием на поверхности диэлектрика влаги и различных загрязнений. Поскольку вода отличается значительной электропроводностью, то даже тончайший слой влаги на поверхности диэлектрика приводит к появлению заметной проводимости, определяемой в основном толщиной увлажненного слоя.

Поскольку толщина адсорбированного слоя влаги и его сопротивление связаны с природой материала, на поверхности которого находится этот слой, то поверхностную электропроводность обычно рассматривают как свойство самого диэлектрика. Поверхностная электропроводность тем ниже, чем меньше полярность вещества, чем чище поверхность диэлектрика и чем лучше она отполирована. Наиболее высокими значениями поверхностного сопротивления обладают неполярные диэлектрики, поверхность которых не смачивается водой. Пониженное значение поверхностного сопротивления можно наблюдать у полярных диэлектриков, частично растворимых в воде, у которых на поверхности образуется пленка электролита. Кроме того, к поверхности полярных диэлектриков притягиваются и оседают на ней различные загрязнения.

Адсорбция влаги на поверхности диэлектрика находится в тесной зависимости от относительной влажности окружающего воздуха. Особенно резкое увеличение поверхностной проводимости наблюдается при относительной влажности воздуха, превышающей 70–80% (рис. 15).

Рис. 15. Зависимость удельного поверхностного сопротивления твердого диэлектрика от относительной влажности воздуха: 1 – неполярный; 2 — полярный; 3 – частично растворимый полярный диэлектрик

Для сравнительной оценки различных материалов по их объемной и поверхностной электропроводности, пользуются значениями удельного объемного сопротивления ρ и удельного поверхностного сопротивления ρ_S.

В системе СИ удельное объемное сопротивление ρ численно равно сопротивлению куба с ребром в 1 м, вырезанного реально или мысленно из исследуемого материала, если ток проходит сквозь куб от одной его грани к противоположной. Единица измерения удельного объемного сопротивления Ом·м. Если для измерения берется не куб, а плоский образец материала, то при однородном поле удельное объемное сопротивление рассчитывается по формуле:

(11)

где R — объемное сопротивление образца, Ом; S — площадь электрода, м 2 ; h — толщина образца, м.

Объемное сопротивление образца будет равно:

(12)

Удельное поверхностное сопротивление численно равно сопротивлению квадрата любых размеров, мысленно или реально выделенного на поверхности исследуемого материала, если ток проходит через квадрат от одной его стороны к противоположной. Единица измерения удельного поверхностного сопротивления Ом. Если для измерения берется не квадрат, а прямоугольник, то удельное поверхностное сопротивление в Ом рассчитывается по формуле:

(13)

где R_s — поверхностное сопротивление образца материала, Ом,

d – ширина электродов, l – расстояние между электродами.

Поверхностное сопротивление будет равно:

(14)

По удельному объемному сопротивлению можно определить удельную объемную проводимость:

(15)

Удельная поверхностная проводимость определяется аналогично:

(16)

Удельная поверхностная проводимость измеряется в сименсах (См), а удельная объемная проводимость – См·м -1 .

При длительной работе диэлектрика под напряжением сквозной ток через жидкие и твердые диэлектрики может уменьшаться или увеличиваться. Уменьшение сквозного тока характеризует увеличение сопротивления изоляции за счет электрической очистки образца. Слабо закрепленные ионы примесей даже в слабых электрических полях ионизируются и постепенно осаждаются на электродах.

Увеличение сквозного тока происходит вследствие старения материала, под которым понимают необратимое ухудшение изоляционных свойств (уменьшение сопротивления изоляции), что в конечном итоге, может привести к пробою диэлектрика.

Дата добавления: 2017-01-08 ; просмотров: 4540 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Поляризационные процессы смещения связанных зарядов в ве­ществе до момента установления равновесного состояния протекают во времени, создавая токи смещения, в диэлектриках. Токи смеще­ния упругосвязанных зарядов при электронной и ионной поляри­зациях столь кратковременны, что их обычно не удается зафиксиро­вать прибором. Токи смещения различных видов замедленной поля­ризации, наблюдаемые у большого числа технических диэлектриков, называют абсорбционными токами. При постоянном напряжении абсорбционные токи, меняя свое направление, протекают только в моменты включения и выключения напряжения; при переменном напряжении они протекают в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле.

Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свобод­ных зарядов приводит к возникновению слабых по величине сквоз­ных токов. Ток утечки в техническом диэлектрике представляет собой сумму сквозного тока и тока абсорбции

Рис. 3. Зависимость тока утечки через диэлектрик от времени

После завершения процессов поляризации через диэлектрик протекает только сквозной ток. Токи смещения необходимо принимать во внимание при измерениях проводимости диэлектриков ввиду того, что при неболь­шой выдержке образца диэлектрика под напряжением обычно регистрируется не только сквозной ток, но и сопровождаю­щий его ток абсорбции, вследствие чего может создаться неправильное представ­ление о большой проводимости. Проводи­мость диэлектрика при постоянном напря­жении определяется по сквозному току.

При переменном напря­жении активная проводимость определяется не только сквозным током, но и активными составляющими абсорбционных токов.

Рис.4. Проводимость диэлектриков при переменных полях f₁<f₂

Особенностью электропроводности диэлектриков в большинстве случаев является ее неэлектронный (ионный) характер.

Истинное сопротивление диэлектрика R_из, определяющее сквоз­ной ток, может быть вычислено по следующей формуле:

где i_ут — наблюдаемый ток утечки; U — приложенное напряжение; i_аб — суммарный ток абсорбции.

Поскольку при определении абсорбционных токов даже замед­ленных видов поляризации возникают некоторые трудности, сопро­тивление диэлектрика рассчитывают обычно как частное от деления напряжения на ток, измеренный через одну минуту после включе­ния напряжения и принимаемый за сквозной ток.

Для твердых электроизоляционных материалов необходимо раз­личать объемную и поверхностную проводимость.

Для сравнительной оценки объемной и поверхностной проводи­мости различных материалов пользуются значениями удельного объемного сопротивления и удельного поверхностного сопротив­ления .

По удельному объемному сопротивлению может быть определена удельная объемная проводимость, по удельному поверхностному сопротивлению — удельная поверхностная проводимость.

В системе СИ удельное объемное сопротивление равно объем­ному сопротивлению куба с ребром в 1 м, мысленно вырезанного из исследуемого материала (если ток проходит сквозь куб, от одной его грани к противоположной), умноженному на 1 м.

Удельное поверхностное сопротивление равно сопротивлению квадрата (любых размеров), мысленно выделенного на поверхности материала, если ток проходит через квадрат, от одной его стороны к противоположной.

Полная проводимость твердого диэлектрика, соответствующая его сопротивлению изоляции, складывается из объемной и поверх­ностной проводимостей.

Электропроводность изоляционных материалов обусловливается состоянием вещества: газообразным, жидким или твердым, а также зависит от влажности и температуры окружающей среды. Некоторое влияние на проводимость диэлектриков оказывает также напряжен­ность поля в образце, при которой проводится измерение.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ

Диэлектрическими потерями называют мощность, рассеиваемую в диэлектрике при воздействии на него электрического поля и вы­зывающую нагрев диэлектрика.

Потери в диэлектриках наблюдаются как при переменном напря­жении, так и при постоянном, поскольку в материале обнаруживается сквозной ток, обусловленный проводимо­стью. При постоянном напряжении, когда нет периодической поляризации, качество материала характеризуется, как указыва­лось выше, значениями удельных объемного и поверхностного сопротивлений. При переменном напряжении необходимо использо­вать какую-то другую характеристику качества материала, так как в этом случае, кроме сквозного тока, возникают дополнитель­ные причины, вызывающие потери в диэлектрике.

Диэлектрические потери в электроизоляционном материале можно характеризовать рассеиваемой мощностью, отнесенной к единице объема, или удельными потерями; чаще для оценки способности диэлектрика рассеивать мощность в электрическом поле пользуются углом диэлектрических потерь, а также тангенсом этого угла.

Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90° угол фазового сдвига между током и напряжением в емкост­ной цепи. Для идеального диэлектрика вектор тока в такой цепи будет опережать вектор напряжения на 90°, при этом угол диэлек­трических потерь будет равен нулю. Чем больше рассеиваемая в диэлектрике мощность, переходящая в теплоту, тем меньше угол фазового сдвига и тем больше угол и его функция tg .

Пояснить возникновение угла диэлектрических потерь возможно с помощью векторной диаграмме, которая строится на основе электрической схемы замещения.

Рис.5. Векторная диаграмма

Недопустимо большие диэлектрические потери в электроизо­ляционном материале вызывают сильный нагрев изготовленного из него изделия и могут привести к его тепловому разрушению. Даже если напряжение, приложенное к диэлектрику, недостаточно велико для того, чтобы за счет диэлектрических потерь мог произойти недопустимый перегрев, то и в этом случае большие диэлектрические потери могут принести существенный вред, увеличивая, например, активное сопротивление колебательного контура, в котором исполь­зован данный диэлектрик, а следовательно, и величину затухания.

Природа диэлектрических потерь в электроизоляционных мате­риалах различна в зависимости от агрегатного состояния вещества. Диэлектрические потери могут обусловливаться сквозным током или, как указывалось при рассмотрении явления поляризации, активными составляющими токов смещения. При изучении диэлек­трических потерь, непосредственно связанных с поляризацией диэлектрика, можно характеризовать это явление поляризации кри­выми, представляющими зависимость электрического заряда на электродах конденсатора с данным диэлектриком от приложенного к конденсатору напряжения (рис. 6). При отсутствии потерь, вы­зываемых явлением поляризации, заряд линейно зависит от напря­жения (рис. 6, а) и такой диэлектрик называется линейным. Если в линейном диэлектрике наблюдается замедленная поляризация, связанная с потерями энергии, то кривая зависимости заряда от напряжения приобретает вид эллипса (рис. 6, б). Площадь этого эллипса пропорциональна количеству энергии, которая поглощается диэлектриком за один период изменения напряжения.

Для нелинейного диэлектрика—сегнетоэлектрика—кривая за­висимости заряда от напряжения приобретает вид петли гистерезиса, характерной для магнитных материалов. Площадь петли пропорциональна потерям энергии за один период в единице объема диэлектрика.

­

Рис. 6. Зависимость заряда от напряжения для ли­нейного диэлектрика без потерь (а), с потерями (б)

В технических электроизоляционных материалах, помимо по­терь от сквозной электропроводности и потерь от замедленной поля­ризации, возникают диэлектрические потери, которые сильно влияют на электрические свойства диэлектриков. Эти потери вызываются наличием изолированных друг от друга посторонних проводящих или полупроводящих включений углерода, оксидов железа; они зна­чительны даже при малом содержании таких примесей в электроизо­ляционном материале.

При высоких напряжениях потери в диэлектрике возникают вследствие ионизации газовых включений внутри диэлектрика, особенно интенсивно происходящей при высоких частотах.

ПРОБОЙ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля пре­высит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика или нарушения его электрической прочности. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением U_пр, а соответствующее значение напряженности поля — электрической прочностью диэлектрика.

Пробивное напряжение измеряется чаще всего в киловольтах. Электрическая прочность определяется про­бивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя:

где h— толщина диэлектрика.

Удобные для практических целей численные значения электри­ческой прочности диэлектриков получаются, если пробивное на­пряжение выражать в киловольтах, а толщину диэлектрика — в мил­лиметрах. Тогда электрическая прочность будет в киловольтах на миллиметр.

Пробой газа обусловливается явлением ударной и фотонной ионизации. Пробой жидких диэлектриков происходит в результате иони­зационных и тепловых процессов. Одним из главнейших факторов, способствующих пробою жидкостей, является наличие в них посто­ронних примесей. Пробой твердых тел может вызываться как элект­рическим, так и тепловым процессами, возникающими под дейст­вием поля.

Явление электрического пробоя связано с электронными про­цессами в диэлектрике, возникающими в сильном электрическом поле и приводящими к внезапному резкому местному возрастанию плот­ности электрического тока к моменту пробоя.

Тепловой пробой является следствием уменьшения активного сопротивления диэлектрика под влиянием нагрева в электрическом поле, что приводит к росту активного тока и дальнейшему увеличению нагрева диэлектрика вплоть до его термического разрушения.

При длительном действии напряжения пробой может быть выз­ван электрохимическими процессами, происходящими в диэлектрике под воздействием электрического поля.

Пробой газов — явление чисто элек­трическое. Поэтому все численные результаты экспериментов по пробою газов относятся к максимальным (амплитудным) значениям напряжения. Поскольку в разрушении жидких и особенно твердых диэлектриков существенную роль играют тепловые процессы, то при приложении к диэлектрикам переменного напряжения чис­ленные значения пробивного напряжения относятся к действую­щим.

Магнитные материалы обладают способностью при внесении их в магнитное поле намагничиваться, а некоторые из них сохраняют свою намагниченность и после прекращения воздействия магнит­ного поля.

Как определить ток утечки диэлектрика

• Главная
• Общие сведения
• Теоретические основы
• Методические основы
• Приложения
• КИМы
• Список литературы
• Поиск

• Введение
• 1 Общие сведения об электроматериалах
  • 1.2 Особенности строения твердых тел
  • 1.3 Элементы зонной теории твердого тела
  • 2.1 Виды электропроводности проводниковых материалов
  • 2.2 Основные свойства металлических проводников
  • 2.3 Металлы высокой проводимости
  • 2.4 Тугоплавкие металлы
  • 2.5 Благородные металлы
  • 2.6 Коррозионно-стойкие металлы
  • 2.7 Некоторые другие металлы
  • 2.8 Сплавы высокого сопротивления
  • 2.9 Сплавы для термопар
  • 2.10 Тензометрические сплавы
  • 2.11 Контактные материалы
  • 2.12 Припои и флюсы
  • 2.13 Неметаллические проводящие материалы
  • 3.1 Электропроводность полупроводников
  • 3.2 Влияние внешних факторов на электропроводность полупроводников
  • 3.3 Термоэлектрические и электротермические эффекты в полупроводниках
  • 3.4 Гальваномагнитные эффекты в полупроводниках
  • 3.5 Оптические и фотоэлектрические эффекты в полупроводниках
  • 3.6 Электрические переходы
  • 3.7 Основные полупроводниковые материалы
  • 4.1 Поляризация диэлектриков
    • 4.1.1 Полярные и неполярные диэлектрики
    • 4.1.2 Механизмы поляризации
    • 4.1.3 Влияние различных факторов на относительную диэлектрическую проницаемость
    • 4.2.1 Электропроводность твердых диэлектриков
    • 4.2.2 Электропроводность жидких диэлектриков
    • 4.2.3 Электропроводность газов
    • 4.3.1 Потери на электропроводность
    • 4.3.2 Релаксационные потери
    • 4.3.3 Резонансные потери
    • 4.3.4 Миграционные и ионизационные потери (потери от неоднородности структуры)
    • 4.4.1 Пробой газов
    • 4.4.2 Пробой жидкостей
    • 4.4.3 Пробой твердых диэлектриков
    • 4.5.1 Газообразные диэлектрики
    • 4.5.2 Жидкие диэлектрики
    • 4.5.3 Твердые диэлектрики
    • 4.6.1 Сегнетоэлектрики
    • 4.6.2 Пьезоэлектрики
    • 4.6.3 Пироэлектрики
    • 4.6.4 Электреты
    • 4.6.5 Жидкие кристаллы
    • 5.1 Общие сведения о магнитных свойствах вещества
    • 5.2 Классификация веществ по магнитным свойствам
    • 5.3 Физическая сущность ферромагнетизма
      • 5.3.1 Доменное строение как основа ферромагнетизма
      • 5.3.2 Намагничивание ферромагнетиков
      • 5.5.1 Магнитострикция и магнитоупругость
      • 5.5.2 Влияние температуры на магнитные свойства
      • 5.5.3 Магнитные потери
      • 5.6.1 Постоянные магниты
      • 5.6.2 Пермаллои
      • 6.1 Общие сведения о компонентах радиоэлектроаппаратуры
      • 6.2 Резисторы: классификация, основные параметры
        • 6.2.1 Классификация резисторов
        • 6.2.2 Основные параметры и свойства резисторов
        • 6.2.3 Основные виды проводящих элементов резисторов
        • 6.2.4 Магниторезисторы
        • 6.2.5 Фоторезисторы
        • 6.3.1 Классификация конденсаторов
        • 6.3.2 Основные характеристики конденсаторов
        • 6.3.3 Нелинейные конденсаторы
        • 6.4.1 Общие сведения и основные параметры
        • 6.4.2 Классификация диодов
        • 6.4.3 Условное графическое обозначение диодов в схемах
        • 6.4.4 Надежность и причины отказов полупроводниковых диодов
        • 7.1 Краткие сведения о датчиках
        • 7.2 Термоэлектрический эффект Зеебека
        • 7.3 Электротермический эффект Пельтье
        • 7.4 Эффект Холла
        • 7.5 Магниторезистивный эффект (эффект Гаусса)
        • 7.6 Магнитоупругий эффект
        • 7.7 Фотоэффект
        • 7.8 Терморезистивный эффект
        • 7.9 Тензорезистивный эффект
        • 7.10 Пьезоэлектрический эффект
        • 7.11 Пироэлектрический эффект

        4.2 Электропроводность диэлектриков

        ► Особенности электропроводности диэлектриков

        Все диэлектрические материалы под воздействием постоянного напряжения пропускают некоторый, обычно весьма незначительный ток, называемый током утечки, т.е. обладают электропроводностью. Однако по сравнению с электропроводностью проводников и полупроводников механизм электропроводности у диэлектриков имеет ряд характерных особенностей.

        Во-первых, поверхностный сквозной ток I_s (рисунок 4.13) по значению сравним с объемным сквозным током I_v. Этот ток через объем участка изоляции очень мал из-за очень большого удельного электрического сопротивления диэлектриков: от 10 6 –10 8 Ом*м для плохих электроизоляционных материалов типа дерева, асбестоцемента и до 10 14 –10 16 Ом*м для хороших, например, полистирола.

        

        Рисунок 4.13 – Токи, протекающие через образец диэлектрика

        Общий ток участка изоляции определяется суммой этих токов:

        (4.32)

        Проводимость G также складывается из двух проводимостей: объемной G_v и поверхностной G_s:

        (4.33)

        Величины, обратные этим проводимостям, называются сопротивлениями участка изоляции – объемным R_v и поверхностным R_s. Общее сопротивление изоляции определяется по формуле:

        .

        (4.34)

        Под удельным сопротивлением диэлектрика ρ обычно понимают удельное объемное сопротивление ρ_v, а понятие удельного поверхностного сопротивления ρ_s используется в качестве дополнительной характеристики.

        Второй характерной особенностью электропроводности диэлектриков является постепенное спадание тока со временем после подключения постоянного напряжения (рисунок 4.14).

        

        Рисунок 4.14 – Изменение тока в диэлектрике после подключения постоянного напряжения

        В начальный промежуток времени в цепи протекает быстро спадающий ток смещения I_см, прекращающийся за время, примерно равное постоянной времени RC схемы «источник–образец», которое обычно мало. Однако ток продолжает изменяться и после этого, часто в течение минут и даже часов. Медленно изменяющаяся составляющая тока, обусловленная перераспределением свободных зарядов в объеме диэлектрика, называется током абсорбции I_абс. Этот ток связан с поглощением носителей заряда объемом диэлектрика: часть носителей встречает на своем пути ловушки захвата – дефекты решетки, захватывающие и удерживающие носители, поэтому он называется также ловушечным током. Со временем все ловушки заполняются носителями, ток абсорбции прекращается и остается только не изменяющийся во времени сквозной ток I_скв. Этот ток обусловлен прохождением носителей заряда от одного электрода до другого и равен сумме объемного и поверхностного сквозных токов:

        (4.35)

        При постоянном напряжении ток абсорбции протекает только при его включении и выключении, меняя свое направление. Тем не менее, он приводит к ряду нежелательных эффектов, прежде всего к накоплению носителей заряда в определенных местах диэлектрика – дефектах решетки, границах раздела, неоднородностях. Вследствие появления объемных зарядов распределение напряженности поля в диэлектрике становится неоднородным. Кроме того, накопление объемных зарядов приводит и к такому нежелательному явлению, как неполный разряд конденсатора при коротком замыкании его обкладок. Количественной оценкой этого явления служит коэффициент абсорбции, равный отношению остаточного напряжения к начальному.

        При переменном напряжении ток абсорбции присутствует в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле.

        При измерении удельного сопротивления ток абсорбции необходимо исключить, выдерживая образец под напряжением в течение некоторого времени (обычно достаточно 1 минуты).

        При длительной работе под напряжением сквозной ток через диэлектрик с течением времени может как уменьшаться, так и увеличиваться. Уменьшение сквозного тока говорит о том, что электропроводность материала была обусловлена ионами посторонних примесей и уменьшилась за счет электрической очистки образца. Увеличение же тока свидетельствует об участии в нем зарядов, которые являются структурными элементами самого материала, и о протекающем в диэлектрике необратимом процессе старения под напряжением, который постепенно приведет к его пробою и разрушению.

        Механизм электропроводности диэлектриков имеет различный характер в зависимости от их агрегатного состояния.

        © ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
        Редакционно-издательский центр
        Отдел допечатной подготовки и программно-методического обеспечения
        Уфа 2014

        голоса

        Рейтинг статьи