電介質(zhì)的電導(dǎo)

1、12一、載流子 電介質(zhì)中離子電導(dǎo)為主。離子微小位移產(chǎn)生極化離子從一個電極位移至另一個電極形成電導(dǎo)3載流子的種類：離子從能帶理論可知，主要為弱聯(lián)系離子、本征離子；帶電膠粒如水離解；電子對窄禁帶電介質(zhì)。載流子的形成：離子電導(dǎo)：由（晶格）結(jié)點上的離子產(chǎn)生的本征離子電導(dǎo)；由雜質(zhì)離子產(chǎn)生的雜質(zhì)離子電導(dǎo)。電泳電導(dǎo)：帶電膠粒形成的基團（游子）產(chǎn)生的電導(dǎo)。電子電導(dǎo)：一般是由光輻照產(chǎn)生的電子形成電子電導(dǎo)。abc導(dǎo)帶價帶電子導(dǎo)電空穴導(dǎo)電受激激子：雜質(zhì)離子與價帶電子的復(fù)合（不參與導(dǎo)電）45二、電導(dǎo)率與遷移率的概念SVm6結(jié)論：對電介質(zhì)來說，導(dǎo)電載流子可以是離子和電子，但在大多數(shù)情況下，主要為離子導(dǎo)電，這與導(dǎo)體和半導(dǎo)

2、體的電子導(dǎo)電機理有所不同；1. 研究電介質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)，應(yīng)了解載流子的性質(zhì)和其遷移機理，揭示宏觀介電參數(shù)與微觀導(dǎo)電機構(gòu)間的規(guī)律性。7一、載流子的產(chǎn)生體積電離體內(nèi)氣體分子相互碰撞而發(fā)生的電離，又稱為本征電離；表面電離金屬電極表面電子逸出而使氣體發(fā)生的電離，又稱為非本征電離。 氣體介質(zhì)只有在氣體分子電離的情況下，才會產(chǎn)生電流。氣體分子的相互碰撞，光、熱、輻射等都可能引起氣體電離。8二、氣體介質(zhì)的電流-電壓關(guān)系（伏-安特性曲線）)/(2mAj)/(mVEIIIIII1E2ESj9說明在電流很小時，載流子的濃度與無電場的載流子濃度相同。1011通常所說的電導(dǎo)率均是指飽和區(qū)的電導(dǎo)率。的增加而增加。隨也可通

3、過實驗測得。對給定的材料為定值，、，而設(shè)：dE dEEVVdE1111?12高電場區(qū) 如電場很高，例如E106V/cm，離子在電場中獲得很高的能量而產(chǎn)生新的碰撞和電離，使N隨E的增大指數(shù)增加，導(dǎo)致電流的指數(shù)增大。13常見的液體電介質(zhì)：礦物油變壓器油、電容器油；植物油蓖麻油、桐油；有機溶劑苯、甲苯、四氯化碳；新型液體介質(zhì)十二烷基苯、硅油、酯類油。純液體介質(zhì)具有很低的電導(dǎo)率=10-1310-15（cm）-1，含有雜質(zhì)的液體介質(zhì)的電導(dǎo)率=10-910-13（cm）-1。14一、液體介質(zhì)的載流子離子本征離子雜質(zhì)離子膠粒水（或懸浮狀水珠）離子的來源：熱離解產(chǎn)生直接離解：如H2O2H+O2-間接離解：先發(fā)

4、生氧化組成新的物質(zhì)，再離解。15二、液體介質(zhì)的離子電導(dǎo)電導(dǎo)率分別為：故離子電導(dǎo)電流密度和）（離子的遷移率為：）（為：離子宏觀平均漂移速度）（：將液體看成類固體，則由熱離子勢壘模型，可、電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系、短程有序：接近固體、有流動性、液體介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征KTUKTqEvEKTUKTqnnvEKTUKTqnn0202000exp6exp6exp62116lnT1本征雜質(zhì)17三、液體介質(zhì)的電泳電導(dǎo)1.載流子膠粒 來源：1）加樹脂（提高黏度、穩(wěn)定性）懸浮離子； 2）過量的水細小水珠。特點：1）膠粒為分子的聚集體，大小在10-610-10m； 2）膠粒為分散體系，作布朗熱運動； 3）膠粒為帶電體，帶電規(guī)

5、律：12182. 電泳電導(dǎo)的計算電場力F摩擦力f運動方向19203. 液體電導(dǎo)主要是雜質(zhì)和膠粒，這都不是液體介質(zhì)的本征特性?？梢酝ㄟ^在液體介質(zhì)中加硅膠和活性劑的方法來改善液體介質(zhì)的性能。21本征離子的華爾頓定律注：該關(guān)系式只適用于液 體的本征離子，雜質(zhì)離子不能適用。22一、固體介質(zhì)的載流子離子：雜質(zhì)離子和本征離子電子23二、固體介質(zhì)導(dǎo)電性質(zhì)的判斷SNI-+PalmFBIBvqF1.電子電導(dǎo)的判定：24+-I II III25三、晶體中的離子電導(dǎo)參與電導(dǎo)的離子為缺陷和雜質(zhì)等弱聯(lián)系離子。SchottkyFrenkel2627所需克服的位壘；正離子沿電場方向遷移空位所需的能量；產(chǎn)生一個肖特基正離子）

6、（）（）（導(dǎo)的貢獻：肖特基正離子空位對電）011101221111expexp6exp.1UUTBAKTUUKTNqqnKTUNn SSSSS）（導(dǎo)的貢獻：肖特基負離子空位對電）TBA 222exp.22829）（）（為：晶體中總的離子電導(dǎo)率此：較本征離子低的多，因由于雜質(zhì)離子的激活能）（雜質(zhì)離子的電導(dǎo)：總TB-expATB-Aexp BB AATB-expA . 2lnT1本征雜質(zhì)低溫時主要由活化能低的雜質(zhì)離子引起電導(dǎo)；高溫時主要由活化能高的本征離子引起電導(dǎo)?？捎蓪嶒瀬泶_定活化能U=KB30四、無定形固體介質(zhì)的電導(dǎo) 玻璃為典型的無定形固體介質(zhì)，它沒有固定的活化能，活化能U為平均值。25500

7、22000exp. 13221BOBBSiOcm10 TBA17-：）（）（純玻璃：激活能大，電導(dǎo)率低31C cnnn b.BU aLiNaK 0雜質(zhì)離子的濃度結(jié)果：等的氧化物、在玻璃中加堿玻璃：）.2LiNaKRC651032210105 . 1%2 . 3105 . 06 . 1%2 . 3%01. 042常數(shù)，）（常數(shù)，系玻璃；系玻璃馬爾金經(jīng)驗公式：繆列爾C CC CnOBnSiOCONSTANTCBnARKARNaARLi33. 195. 065. 0：32KNa40%60%tan3）降低玻璃的電導(dǎo)：當(dāng)玻璃中堿金屬氧化物的總濃度較高，而用另一種堿金屬來部分取代（總濃度保持不變），可降低

8、玻璃的電導(dǎo)率和損耗，這種效應(yīng)稱為“中和效應(yīng)”。：在堿金屬氧化物玻璃中，加入二價堿土金屬氧化物（CaO、BaO等），由于二價堿土金屬可使玻璃結(jié)構(gòu)比單一含一價堿金屬時的結(jié)構(gòu)更緊密，并使勢壘增高，從而降低玻璃的電導(dǎo)率和損耗。33五、固體介質(zhì)的表面電導(dǎo)ddS34絕緣電阻與體積、表面電阻的關(guān)系 35注：1測量電極 2.高壓電極 3.保護電極 4.被測試樣 36體積電流的測量 表面電流的測量 （M主電極； H對電極； G保護電極。）圖、體積電流和表面電流的測量37影響表面電導(dǎo)的因素：1.水對表面電導(dǎo)的影響2.多孔結(jié)構(gòu)的影響3.表面清潔度的影響4.表面粗糙的影響親水介質(zhì)：浸潤角9038六、固體介質(zhì)的電子電導(dǎo)主要為：禁帶寬度（Eg）較小的電介質(zhì)和薄膜介質(zhì)。來源：金屬電極、熱電子發(fā)射、場致冷發(fā)射和碰撞電離。運動形式：能帶模型（Energy Band Model）； 跳躍模型（Hopping Model）； 自由電子氣模型（Free Electron Gas Model）391. 能帶模型ECmaxECEVEVminEFEg4041ECmaxECEVEVminEFEg施主能級ECmaxECEVEVminEFEg受主能級當(dāng)Eg3ev時，本征激發(fā)的電子和空穴濃度很低，故電子電導(dǎo)不明顯。但介質(zhì)中