第二十一讲固体电介质的电导
第二十一讲 固体电介质的电导
1概论固体电介质的漏导电流包括两部分：流过体内的电流I和沿着电介质表面流动的电流Is，有I=I+I。固体电介质的漏导电流
固体电介质的漏导电流包括两部分：流过体内的电流 Iv和沿着电介质表面 流动的电流 Is，有 I =Iv +Is 。 I I Is Iv 固体电介质的漏导电流 1 概论
在一定电压下，漏导电流与电压成正比，符合欧姆定律。在高电压下，漏导电流与电压不成线性欧姆定律。电导G和电阻R不仅与材料有关，而且和试样的几何形状和尺寸有关。设电介质垂直于电流方向截面积A电极间距d，则其体积电导G和体积电阻R，为：AdR,=p,×G,=Y,XAd其中Pv分别为体积电导率和体积电阻率，且：RC
在一定电压下，漏导电流与电压成正比，符合欧姆定律。在高电压下， 漏导电流与电压不成线性欧姆定律。电导G和电阻R不仅与材料有关，而 且和试样的几何形状和尺寸有关。 设电介质垂直于电流方向截面积A,电极间距d，则其体积电导Gv和 体积电阻Rv为： d A Gv = v A d Rv = v 其中γv、ρv分别为体积电导率和体积电阻率，且： v v R G 1 = v v 1 =
测量体积电导G和表面电导G时，需将体积漏导电流和表面漏导电流分离开来。加上恒电压时，固体电介质的电流是时间的函数，先很快上升，然后或快或慢地逐渐下降，最后达一稳定值，不再随时间而变。达稳定值的时间不小于1分钟。有以下几种电流需考虑：>介质极化的快速响应部分引起的充电电流。试样电容Co，外电阻R，衰减时间to-RCo，若R.很小，这一电流几乎是瞬时响应，迅速衰减。>介质极化的缓慢响应部分引起的光电电流。这一电流通常按e-tz下降。通常比大得多，因此不需要考虑外电阻引起的衰变过程。对结构不复杂的均匀电介质t<ls，对多晶材料和复合材料达几分钟以至几小时。这种缓慢的极化形式很多情况下是空间电荷的建立所贡献的极化。>吸收电流。一种充电时随时间缓慢衰减，而在放电时并不可逆的电流，它把充电时注入的电荷吸收到介质内部，这些电荷被介质中的深能级陷阱所俘获不再参与放电过程。>不随时间变化的漏导电流，真实反映电介质内部的导电过程。为了排除前三种电流的影响，需要长时间把电压加在试样上使电流不随时间改变为止
测量体积电导 Gv和表面电导 Gs时，需将体积漏导电流和表面漏导电流分离开 来。加上恒电压时，固体电介质的电流是时间的函数，先很快上升，然后或 快或慢地逐渐下降，最后达一稳定值，不再随时间而变。达稳定值的时间不 小于1分钟。有以下几种电流需考虑： ➢介质极化的快速响应部分引起的充电电流。试样电容C0，外电阻R0，衰减时 间τ0=R0C0，若R0很小，这一电流几乎是瞬时响应，迅速衰减。 ➢介质极化的缓慢响应部分引起的光电电流。这一电流通常按e -t/z下降。τ通常 比τ0大得多，因此不需要考虑外电阻引起的衰变过程。对结构不复杂的均匀电 介质τ<1s，对多晶材料和复合材料τ达几分钟以至几小时。这种缓慢的极化形 式很多情况下是空间电荷的建立所贡献的极化。 ➢吸收电流。一种充电时随时间缓慢衰减，而在放电时并不可逆的电流，它把 充电时注入的电荷吸收到介质内部，这些电荷被介质中的深能级陷阱所俘获， 不再参与放电过程。 ➢不随时间变化的漏导电流，真实反映电介质内部的导电过程。为了排除前三 种电流的影响，需要长时间把电压加在试样上使电流不随时间改变为止
一般来说，固体电介质的电导按照载流子类型可分为三种：离子电导或电解电导：载流子是材料的本征离子、杂质离子及空格点>离化分子电导或电泳电导：这种电导是由于离化了的分子或分子团引起的在固体中少见，主要出现在玻璃和无定形固体中：>电子电导：由自由电子和空穴引起，载流子来自光电效应，电极注入，施主或受主掺杂。实际固体电解质中的电导是复杂的，往往多种类型的电导同时存在并相互转化，材料的电导及其规律与材料的化学组成、结构、杂质及环境有很大关系
一般来说，固体电介质的电导按照载流子类型可分为三种： ➢离子电导或电解电导：载流子是材料的本征离子、杂质离子及空格点； ➢离化分子电导或电泳电导：这种电导是由于离化了的分子或分子团引起的， 在固体中少见，主要出现在玻璃和无定形固体中； ➢电子电导：由自由电子和空穴引起，载流子来自光电效应，电极注入，施主 或受主掺杂。 实际固体电解质中的电导是复杂的，往往多种类型的电导同时存在并相互转 化，材料的电导及其规律与材料的化学组成、结构、杂质及环境有很大关系