电介质的电导

1、12一、载流子 电介质中离子电导为主。离子微小位移产生极化离子从一个电极位移至另一个电极形成电导3载流子的种类：离子从能带理论可知，主要为弱联系离子、本征离子；带电胶粒如水离解；电子对窄禁带电介质。载流子的形成：离子电导：由（晶格）结点上的离子产生的本征离子电导；由杂质离子产生的杂质离子电导。电泳电导：带电胶粒形成的基团（游子）产生的电导。电子电导：一般是由光辐照产生的电子形成电子电导。abc导带价带电子导电空穴导电受激激子：杂质离子与价带电子的复合（不参与导电）45二、电导率与迁移率的概念SVm6结论：对电介质来说，导电载流子可以是离子和电子，但在大多数情况下，主要为离子导电，这与导体和半导

2、体的电子导电机理有所不同；1. 研究电介质的导电性质，应了解载流子的性质和其迁移机理，揭示宏观介电参数与微观导电机构间的规律性。7一、载流子的产生体积电离体内气体分子相互碰撞而发生的电离，又称为本征电离；表面电离金属电极表面电子逸出而使气体发生的电离，又称为非本征电离。 气体介质只有在气体分子电离的情况下，才会产生电流。气体分子的相互碰撞，光、热、辐射等都可能引起气体电离。8二、气体介质的电流-电压关系（伏-安特性曲线）)/(2mAj)/(mVEIIIIII1E2ESj9说明在电流很小时，载流子的浓度与无电场的载流子浓度相同。1011通常所说的电导率均是指饱和区的电导率。的增加而增加。随也可通

3、过实验测得。对给定的材料为定值，、，而设：dE dEEVVdE1111?12高电场区 如电场很高，例如E106V/cm，离子在电场中获得很高的能量而产生新的碰撞和电离，使N随E的增大指数增加，导致电流的指数增大。13常见的液体电介质：矿物油变压器油、电容器油；植物油蓖麻油、桐油；有机溶剂苯、甲苯、四氯化碳；新型液体介质十二烷基苯、硅油、酯类油。纯液体介质具有很低的电导率=10-1310-15（cm）-1，含有杂质的液体介质的电导率=10-910-13（cm）-1。14一、液体介质的载流子离子本征离子杂质离子胶粒水（或悬浮状水珠）离子的来源：热离解产生直接离解：如H2O2H+O2-间接离解：先发

4、生氧化组成新的物质，再离解。15二、液体介质的离子电导电导率分别为：故离子电导电流密度和）（离子的迁移率为：）（为：离子宏观平均漂移速度）（：将液体看成类固体，则由热离子势垒模型，可、电导率与温度的关系、短程有序：接近固体、有流动性、液体介质的结构特征KTUKTqEvEKTUKTqnnvEKTUKTqnn0202000exp6exp6exp62116lnT1本征杂质17三、液体介质的电泳电导1.载流子胶粒 来源：1）加树脂（提高黏度、稳定性）悬浮离子； 2）过量的水细小水珠。特点：1）胶粒为分子的聚集体，大小在10-610-10m； 2）胶粒为分散体系，作布朗热运动； 3）胶粒为带电体，带电规

5、律：12182. 电泳电导的计算电场力F摩擦力f运动方向19203. 液体电导主要是杂质和胶粒，这都不是液体介质的本征特性。可以通过在液体介质中加硅胶和活性剂的方法来改善液体介质的性能。21本征离子的华尔顿定律注：该关系式只适用于液 体的本征离子，杂质离子不能适用。22一、固体介质的载流子离子：杂质离子和本征离子电子23二、固体介质导电性质的判断SNI-+PalmFBIBvqF1.电子电导的判定：24+-I II III25三、晶体中的离子电导参与电导的离子为缺陷和杂质等弱联系离子。SchottkyFrenkel2627所需克服的位垒；正离子沿电场方向迁移空位所需的能量；产生一个肖特基正离子）

6、（）（）（导的贡献：肖特基正离子空位对电）011101221111expexp6exp.1UUTBAKTUUKTNqqnKTUNn SSSSS）（导的贡献：肖特基负离子空位对电）TBA 222exp.22829）（）（为：晶体中总的离子电导率此：较本征离子低的多，因由于杂质离子的激活能）（杂质离子的电导：总TB-expATB-Aexp BB AATB-expA . 2lnT1本征杂质低温时主要由活化能低的杂质离子引起电导；高温时主要由活化能高的本征离子引起电导。可由实验来确定活化能U=KB30四、无定形固体介质的电导 玻璃为典型的无定形固体介质，它没有固定的活化能，活化能U为平均值。25500

7、22000exp. 13221BOBBSiOcm10 TBA17-：）（）（纯玻璃：激活能大，电导率低31C cnnn b.BU aLiNaK 0杂质离子的浓度结果：等的氧化物、在玻璃中加碱玻璃：）.2LiNaKRC651032210105 . 1%2 . 3105 . 06 . 1%2 . 3%01. 042常数，）（常数，系玻璃；系玻璃马尔金经验公式：缪列尔C CC CnOBnSiOCONSTANTCBnARKARNaARLi33. 195. 065. 0：32KNa40%60%tan3）降低玻璃的电导：当玻璃中碱金属氧化物的总浓度较高，而用另一种碱金属来部分取代（总浓度保持不变），可降低

8、玻璃的电导率和损耗，这种效应称为“中和效应”。：在碱金属氧化物玻璃中，加入二价碱土金属氧化物（CaO、BaO等），由于二价碱土金属可使玻璃结构比单一含一价碱金属时的结构更紧密，并使势垒增高，从而降低玻璃的电导率和损耗。33五、固体介质的表面电导ddS34绝缘电阻与体积、表面电阻的关系 35注：1测量电极 2.高压电极 3.保护电极 4.被测试样 36体积电流的测量 表面电流的测量 （M主电极； H对电极； G保护电极。）图、体积电流和表面电流的测量37影响表面电导的因素：1.水对表面电导的影响2.多孔结构的影响3.表面清洁度的影响4.表面粗糙的影响亲水介质：浸润角9038六、固体介质的电子电导主要为：禁带宽度（Eg）较小的电介质和薄膜介质。来源：金属电极、热电子发射、场致冷发射和碰撞电离。运动形式：能带模型（Energy Band Model）； 跳跃模型（Hopping Model）； 自由电子气模型（Free Electron Gas Model）391. 能带模型ECmaxECEVEVminEFEg4041ECmaxECEVEVminEFEg施主能级ECmaxECEVEVminEFEg受主能级当Eg3ev时，本征激发的电子和空穴浓度很低，故电子电导不明显。但介质中