《電介質(zhì)電導(dǎo)和損耗》PPT課件

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1、電介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗電介質(zhì)中的傳導(dǎo)電流電氣傳導(dǎo)電流概念：是表征單位時間內(nèi)通過某一截面的電量傳導(dǎo)電流的組成：電介質(zhì)中的傳導(dǎo)電流含漏導(dǎo)電流和位移電流兩個分量漏導(dǎo)電流：由介質(zhì)中自由的或聯(lián)系弱的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場作用下運(yùn)動造成的位移電流：由電介質(zhì)極化造成的吸收電流電介質(zhì)電導(dǎo)—充電電流—吸收電流（數(shù)分鐘以上）—泄漏電流電介質(zhì)中的電導(dǎo)是由于電介質(zhì)的基本物質(zhì)及其中所含雜質(zhì)分子的化學(xué)分解或熱離解形成帶電質(zhì)點(diǎn)(電子、正離子、負(fù)離子)，沿電場方向移動而造成的。它是離子式的電導(dǎo)，也就是電解式的電導(dǎo)。測量介質(zhì)中電流的電路圖固體介質(zhì)中的電流與時間的關(guān)系漏導(dǎo)電流

2、密度:可由遷移中的載流子密度n及其遷移速度Vd獲得式中E為施加電場強(qiáng)度，e為載流子的電荷量，μ為載流子的遷移率漏導(dǎo)電導(dǎo)率和電阻率分別為電導(dǎo)率σ：電阻率ρ：電介質(zhì)中電導(dǎo)特性劃分以載流子的性質(zhì)劃分，電導(dǎo)（這里指漏導(dǎo)，以下無特別說明均指漏導(dǎo)）可以分為電子性電導(dǎo)和離子性電導(dǎo)。無論是何種電導(dǎo)類型，在低場強(qiáng)下電壓-電流的關(guān)系遵循歐姆定律。在高場強(qiáng)下離子性電導(dǎo):電子性電導(dǎo)：根據(jù)電子在導(dǎo)帶、價(jià)帶、電極和不純物的狀態(tài)之間的跳躍方式的不同可分為各種不同的電導(dǎo)過程。其主要形式為能帶模型、跳躍模型、空間電荷制約電流模型、電子雪崩電流、光傳導(dǎo)電流、場致發(fā)

3、射電流等電子性電導(dǎo)例一：ShottkyEffect當(dāng)施加電場時，阻礙電子飛出金屬的位壘高度因電場的作用而使實(shí)際的位壘高度下降，導(dǎo)致由電極發(fā)射到介質(zhì)導(dǎo)帶的電子的增加，其結(jié)果是電子性電導(dǎo)例二：Poole-FrenkelEffect肖特基效應(yīng)是電場的作用下實(shí)際位壘高度下降引起的電流的增加，而Poole-Frenkel效應(yīng)是電介質(zhì)內(nèi)部因電場的作用引起實(shí)際位壘高度下降，進(jìn)而使得介質(zhì)內(nèi)部發(fā)射到導(dǎo)帶上的電子增加，也即電流的增加，結(jié)果表現(xiàn)為電子性電導(dǎo)例三：TunnelEffect在電子獲得的能量遠(yuǎn)大于位壘高度，而且薄膜厚度小于數(shù)百?時，電子象跨

4、過隧道似的貫穿兩金屬電極間的介質(zhì)而引起兩金屬電極間的電流，產(chǎn)生隧道效應(yīng)，此時之間的關(guān)系是斜率為負(fù)的直線關(guān)系。和其他電導(dǎo)過程不同，隧道效應(yīng)電流與溫度無關(guān)Shottky和TunnelEffect是電極發(fā)射控制電導(dǎo)的過程而Poole-FrenkelEffect則是體積發(fā)射控制電導(dǎo)的過程聚乙烯的電流-時間特性例：在溫度高于室溫附近要達(dá)到穩(wěn)定的漏導(dǎo)電流需要幾個小時的時間，在更低的溫度下，即20℃時，電流很難趨向穩(wěn)定的漏導(dǎo)電流。所以通常的1min絕緣電阻測量僅僅是為了工程上的方便，實(shí)際上并沒有物理意義，關(guān)于這一點(diǎn)必須注意。一、氣體電介質(zhì)的電

5、導(dǎo)：氣體中無吸收電流；氣體離子的濃度約為500~1000對/cm2；分成三個區(qū)域區(qū)域1：E≈5×10-3V/cm，電流密度j隨著E增加而增加；區(qū)域2：當(dāng)E進(jìn)一步增大，j趨向飽和；以上兩者的電阻率約1022Ω?cm量級。區(qū)域3：當(dāng)場強(qiáng)超過E2≈103V/cm時，氣體電介質(zhì)將發(fā)生碰撞電離，從而使氣體電介質(zhì)電導(dǎo)急劇增大氣體電介質(zhì)中的電流密度—場強(qiáng)特性二、液體電介質(zhì)電導(dǎo)一是由液體本身的分子和雜質(zhì)的分子解離成離子，構(gòu)成離子電導(dǎo)；二是由液體中的膠體質(zhì)點(diǎn)(如變壓器油中懸浮的小水滴)吸附電荷后，變成帶電質(zhì)點(diǎn)，構(gòu)成電泳電導(dǎo)。特點(diǎn)：1、與純凈度有關(guān)

6、:雜質(zhì)越多，電導(dǎo)越大2、與介質(zhì)分子的離解度有關(guān):介電常數(shù)越大，電導(dǎo)越大3、與溫度有關(guān)溫度升高液體電介質(zhì)粘度降低，離子遷移率增加，電導(dǎo)增大溫度升高液體電介質(zhì)或離子的熱離解度增加，電導(dǎo)增大A、B—常數(shù)；T—絕對溫度—電導(dǎo)率4、與電場強(qiáng)度有關(guān):當(dāng)場強(qiáng)到達(dá)一定程度后，電導(dǎo)將迅速增大見表見圖見圖用三電極法測量介質(zhì)的體積電阻率ρV為式中S為測量電極的面積，d為介質(zhì)厚度，RV由測量的漏導(dǎo)電流ig及電壓值決定，RV=U/ig。那么介質(zhì)的體積電導(dǎo)率γV則為三、固體電介質(zhì)的體積電導(dǎo)離子電導(dǎo)：帶電粒子是離子，低電場電導(dǎo)區(qū)（介質(zhì)的工作范圍），以離子電導(dǎo)

7、為主電子電導(dǎo)：帶電粒子是電子，高電場電導(dǎo)區(qū)，以電子電導(dǎo)為主特點(diǎn)：1、與溫度有關(guān)，與液體類似2、與電場強(qiáng)度有關(guān)：當(dāng)電場強(qiáng)度大于某一定值時3、與雜質(zhì)有關(guān)：合成高分子絕緣材料的催化劑、增塑劑、填料（以增大機(jī)械強(qiáng)度，改善耐弧性、耐熱性等）；多孔性纖維材料易吸入水分等—電導(dǎo)率與電場強(qiáng)度無關(guān)時的電導(dǎo)率—電導(dǎo)率與電場強(qiáng)度無關(guān)時的最大電場強(qiáng)度—與材料性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)見圖見表由體積電阻率劃分各種介質(zhì)的結(jié)果導(dǎo)電狀態(tài)超導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體電阻率[Ω·cm]10-6~10-210-2~109109~1022介質(zhì)金屬無機(jī)、有機(jī)物無機(jī)、油、有機(jī)單位Ω介質(zhì)的表

8、面電阻率和電導(dǎo)率：l代表兩電極間距，b代表電極長。實(shí)際測量時用平行電極存在極間場強(qiáng)不均勻的問題需加保護(hù)電極，或者用三電極法上的同心圓環(huán)測量四、固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)由附著于介質(zhì)表面的水分和污穢引起特點(diǎn)：1、與環(huán)境因素有關(guān)2、與絕緣材料的憎水性有關(guān)3、與絕緣材料的性