電介質(zhì)的電導PPT演示文稿

1、12一、載流子 電介質(zhì)中離子電導為主。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sdsdrrvi ej e 0,j e為電導率，即滿足歐姆定理或，很小時，無宏觀離子流動；, 03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：由（晶格）結(jié)點上的離子產(chǎn)生的本征離子電導；由雜質(zhì)離子產(chǎn)生的雜質(zhì)離子電導。電泳電導：帶電膠粒形成的基團（游子）產(chǎn)生的電導。電子電導：一般是由光輻照產(chǎn)生的電子形成電子電導。abc導帶價帶電子導電空穴導電受激激子：雜質(zhì)離子與價帶電子的復合（不參與導電）4物理性質(zhì)半導體（si、ge）電介質(zhì)

2、（nacl等）光吸收限m1.55電子空穴本征電導自由載流子濃度（m-3）t=300kt=300kt=500k2.8101810-181自由載流子遷移率（m2/sv）10-4110-8本征電導率（m）-14.5 10-50.45 10-4510-27有效質(zhì)量比m*/m00.11雜質(zhì)離子的非本征電導光頻介電常數(shù)=n2162.5電離能（ev）5 10-32雜質(zhì)濃度（m-3）101810241026電離雜質(zhì)濃度（m-3）101810242 10-9105非本征電導率（m）-11.6 10510-35106v/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，導致電流的指數(shù)增

3、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)具有很低的電導率=10-1310-15（cm）-1，含有雜質(zhì)的液體介質(zhì)的電導率=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)生氧化組成新的物質(zhì)，再離解。15二、液體介質(zhì)的離子電導電導率分別為：故離子電導電流密度和）（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、電導率與溫度的關(guān)系、短程

4、有序：接近固體、有流動性、液體介質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征ktuktqevektuktqnnvektuktqnn0202000exp6exp6exp621)exp(6)exp(60220002200ktuktqnqnektuktqneqnj16）（項變化顯著溫度變化的指數(shù)項遠比）（：電導率關(guān)系式可簡化為tba tatbtaexpexplnt1本征雜質(zhì)tbatbatbatbatba2211212211lnlnlnlnlnexpexplnln）（）（雜質(zhì)離子，則：如液體介質(zhì)存在本征和17三、液體介質(zhì)的電泳電導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

5、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)律：12212120221011eeed ,ed182. 電泳電導的計算膠粒的介電常數(shù)為；為膠粒與液體間的電位差；膠粒所帶電荷為；膠粒為球狀，半徑為設：vqr07. 005. 0電場力f摩擦力f運動方向ffvvrfeqf平衡時：膠粒的遷移速度液體的粘度，式中摩擦力：電場力：6193264444000020evvrferfrcq rrrc故：球球320nqevnq膠粒的電導率：constantrn3820）（203. 液體電導主要是雜質(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

6、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）（本征離子的電導率為：）（液體的粘度：頻率壘間距和分子固有振動勢體分子遷移勢壘高度、分別為液、式中）（液體分子的遷移率為：ktuktqnktu6kt uktukt022003002exp6exp1exp6常數(shù)qn uu 000,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)導電性質(zhì)的判斷sni-+palmfbibvqf1.電子電導的判定：24+-離子的電荷物質(zhì)所需的總電量；析出離子的原子量；法拉第常數(shù)qmqmfqqfmm96496i ii iii25三、

7、晶體中的離子電導參與電導的離子為缺陷和雜質(zhì)等弱聯(lián)系離子。schottkyfrenkel。晶體點陣間隙位置濃度；晶體點陣上的離子濃度）（：）（：離子數(shù)。和離子，如的缺陷電導離子主要為晶體內(nèi)子電導，完整的晶體不會產(chǎn)生離本征離子電導nnktunnnfrenkelktunn schottkydefects frenkeldefects schottky ffss2expexp. 126缺陷離子數(shù)）（電導率為：缺陷離子所形成的離子所需克服的位壘高度。方向遷移時產(chǎn)生的缺陷離子沿電場）（可由熱離子模型求得缺陷離子的遷移率nktuktnqnquktuktq022002exp6exp627所需克服的位壘；正離子

8、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）（）（）（導的貢獻：肖特基正離子空位對電）011101221111expexp6exp.1uutbaktuuktnqqnktunn sssss）（導的貢獻：肖特基負離子空位對電）tba 222exp.228。平均激活能（活化能）晶體中本征離子電導的平均溫度指數(shù)；晶體中本征離子電導的）（）（：本征離子的總電導率為電導的貢獻。負空位（填隙）離子對同時，還存在弗蘭克爾）（電導的貢獻：弗蘭克爾正空位離子對）（電導的貢獻：弗蘭克爾正填隙離子對）ubtbaktuatba tba 43expexpexp.4exp.34321443329）（）（為：晶體中總

9、的離子電導率此：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：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；高溫時主要由活化能高的本征離子引起電導?？捎蓪嶒瀬泶_定活化能u=kb30四、無定形固體介質(zhì)的電導 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。2550022000exp. 13221bobbsiocm10 tba17-：）（）（純玻璃：激活能大，電導率低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：）.2linakrc6510322

10、10105 . 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：當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），可降低玻璃的電導率和損耗，這種效應稱為“中和效應”。：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率和損耗。33五、固體

11、介質(zhì)的表面電導ddsvvvvvvvvveesijgmvgvdsi）體積電導（）體積電導率（/11ssssssssseeijgvgvdi）表面電導（）表面電導率（/1134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影響表面電導的因素：1.水對表面電導的影響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)

12、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ecmaxecevevminefeg。能級上電子的占有幾率導帶的能級狀態(tài)密度；晶體的體積；）（。，價帶上的空穴濃度為為濃度設晶體中導帶上的電子)()()(1maxefedvdeedefvnpnneencc為普朗克常數(shù)。為電子有效質(zhì)量，為：導帶底附近的狀態(tài)密度hmeehmvedece*21323*)()2(4)(kteenfeefe11）（占據(jù)的幾率為：的量子態(tài)被一個電子能量為40kteenffccfeef kteekteeee）（，故：，即，而對電介質(zhì)量應滿足導帶中電子所具有的能導帶有效狀態(tài)密度ceckteecnhktmnennfc323*)2(2價帶有效狀態(tài)密度ppvkteevnhktmnenpvf323*)2(2ktevcgennpn pn2，故：全由價帶激發(fā)，即電介質(zhì)中，導帶電子完41ecmaxecevevminefeg施主能級ecmaxecevevminefeg受主能級當eg3ev時，本征激發(fā)的電子和空穴濃度很低，