Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Топ:
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2017-09-10 | 354 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Диэлектрики – это вещества, ширина запрещенной зоны которых превышает 2 – 3 эВ, поэтому при Т £ Ткомн в них отсутствует собственная проводимость. Как и у полупроводников, проводимость диэлектриков имеет активационный характер (s ~ 10–10 ¸ 10–22 Ом–1×см–1). Но есть различия качественные.
Механизмы проводимости диэлектриков
1. Электронная проводимость
Как и в полупроводниках при высоких температурах наблюдается собственная проводимость. Носители заряда – электроны и дырки.
(13.1)
, (13.2)
где D Е – энергия активации (ширина запрещенной зоны).
При меньших температурах может проявляться примесная проводимость. При примесной проводимости преобладает один тип носителей заряда, например, электроны.
В отличие от полупроводников подвижность электронов и дырок (mn и mр) в диэлектриках в сотни и тысячи раз меньше, чем в полупроводниках
2. Поляронная проводимость
Поляронная проводимость возникает в случае сильной связи электронов или дырок с решеткой. Из-за малой концентрации свободных носителей в диэлектрике вокруг электронов или дырок может поляризоваться решетка в микроскопическом объеме. Эта область – полярон, который перемещается с малой подвижностью под действием электрического поля. Эффективная масса m* электронов проводимости в поляронном варианте в 102 ¸ 103 раз больше m* полупроводников и металлов, т.е. больше массы свободного электрона в кристалле.
В зависимости от силы электрон-фононного взаимодействия могут образовываться поляроны большого радиуса (ПБР) и поляроны малого радиуса (ПМР). При слабом электрон-фононном взаимодействии область искажения вокруг электрона значительно больше параметра элементарной ячейки а – это ПБР. Характер движения ПБР такой же, как и в полупроводнике, только с очень малой подвижностью.
|
При сильном электрон-фононном взаимодействии область искажения соизмерима с параметром а – это ПМР. Такой полярон очень стабилен в решетке и перемещается прыжками из одного равновесного состояния в другое:
, (13.3)
где е – заряд электрона;
а – постоянная решетки;
wо – частота колебаний полярона;
D Е – энергия активации прыжков.
3. Ионная проводимость
При ионной проводимости ток переносится катионами (+) и анионами (–), т.е. осуществляется перенос вещества кристаллической решетки. За счет уменьшения концентрации носителей заряда в объеме при ионной проводимости величина ионного тока зависит от времени.
При активации ионной проводимости необходимо разорвать связи иона с соседями:
, (13.4)
где no – концентрация ионов;
d – длина скачка;
v – частота колебаний;
Ео – энергия активации, равная высоте барьера (как в случае диффузии).
Суперионная проводимость наблюдается для твердых электролитов (например, Ag4RbI5, RbPbF3, CsPbF3, CsPbCl3, PbF2AgI). При T > Tкр проводимости суперионная проводимость очень велика (до ~ 1 Ом–1×см–1).
При T < Tкр – это обычные диэлектрики.
Твердые электролиты используются в батареях для работы в космосе и в других долгосрочных источниках электропитания.
В микроэлектронике часто используются диэлектрики в виде тонких (~ 1 мкм) пленок. В этом случае, кроме объемных механизмов электропроводности, существенную роль играют механизмы поверхностной проводимости.
Поляризация диэлектриков
Макроскопические характеристики поляризации
Из экспериментов (Фарадей) известно. что при заполнении диэлектриком конденсатора его емкость С возрастает в e раз (e – диэлектрическая проницаемость, зависящая от свойств диэлектрика).
; Þ , (13.5)
т.е. увеличение емкости С конденсатора с диэлектриком в e означает, что разность потенциалов Vo уменьшается в e раз за счет поляризации диэлектрика. Заряды на поверхности диэлектрика нейтрализуют часть заряда конденсатора, что уменьшает поле в диэлектрике по сравнению с вакуумом (рис. 13.1).
|
Под действием внешнего электрического поля в диэлектрике происходит ориентация электрических диполей, имеющих атомную или молекулярную природу, и возникает электрический (дипольный) момент, частично компенсирующий внешнее электрическое поле.
Рис. 13.1. Поляризация диэлектрика в конденсаторе
Дипольный момент единицы объема вещества называется поляризуемостью.
, (13.6)
где – элементарный электрический момент;
N – объемная плотность диполей.
Макроскопическими характеристиками поляризации являются также напряженность электрического поля в диэлектрике и электрическая индукция . Векторы , и связаны соотношениями:
(13.7)
, (13.8)
где – поле в диэлектрике;
eо = 8,85×10–12 Ф/м.
Для большинства диэлектриков при не очень больших полях (< 106 В/м) величина e не зависит от . Тогда из (13.7) и (13.8):
, (13.9)
где c = e – 1, – относительная диэлектрическая восприимчивость (чувствительность к внешнему полю ).
|
|
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!