Диэлектрике конденсатора

электрический момент dp. Образование индуцированного электрического момента р в диэлектрике и представляет собой явление поляризации. Количественно интенсивность поляризации диэлектрика определяется поляризованностъю Р, равной отношению индуцированного

излучения обусловлено.главным образом радиационными эффектами в диэлектрике затвора и на границе диэлектрик — полупроводник. Повышенная концентрация дефектов в переходном слое обусловлена различием в строении и в физических свойствах полупроводника и диэлектрика. Как видно из 6.13, соприкосновение двух веществ приводит к возникновению дефектов в виде оборванных и напряженных валентных связей в переходном слое. При воздействии радиации на структуру диэлектрик—полупроводник в ней наблюдается увеличение плотности поверхностных состояний и заряда в объеме диэлектрика. Процесс образования заряда в объеме диэлектрика определяется поглощенной до-зой ионизирующего излучения, значением и полярностью приложенного напряжения, концентрацией ловушек. В пленке двуокиси кремния, которая наиболее часто 250

Поскольку заряды, находящиеся у поверхности раздела, расположены крайне близко один к другому и имеют разные знаки, то результирующее действие этих зарядов в области каждого диэлектрика определяется разностью

Влагостойкость диэлектрика определяется его способностью сорбировать влагу из окружающей среды (влажного воздуха). В процессе выдержки-во влажной атмосфере контролируют изменение,таких параметров диэлектрика, как удельное объемное сопротивление, электрическая прочность, сопротивление изоляции и другие. Параллельно определяют влагопоглощение образца: wa = 100 (m, — m)/m, где m — начальная масса образца, mt — масса образца после его выдержки в течение времени во влажной атмосфере.

Тропикостойкость диэлектрика определяется по изменению удельного объемного сопротивления, тангенса угла диэлектрических потерь, электрической и механической прочности, а также других параметров под воздействием тропических климатических факторов. Для районов с тропическим влажным или сухим климатом, с тропическим морским климатом характерными являются следующие факторы: холод, жара, влага, солнечная радиация, атмосфера, загрязненная морской солью, пустынной или степной пылью, песком, пеплом, химическими соединениями, воздействие микроорганизмов— плесневых грибов и бактерий, вредителей животного7 мира — термитов, муравьев, тараканов, грызунов и других представителей фауны.

Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости сложного диэлектрика определяется из уравнения:

Нередко интересуются только модулем Е вектора Е, так как вынужденное состояние диэлектрика определяется именно величиной напряженности поля. Для вычисления Е имеем соотношение:

Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости сложного диэлектрика определяется дифференцированием уравнения (1-10) по температуре:

Нередко интересуются только модулем Е вектора Е, так как вынужденное состояние диэлектрика определяется именно значением напряженности поля. Для вычисления Е имеем соотношение

2. Число слоев диэлектрика определяется количеством прямолинейных участков зависимости Щх), так как на границе раздела сред потенциал имеет излом. В любом из слоев напряженность поля постоянна.

буемого числа циклов термоударов (нагрева и резкого охлаждения). Влагостойкость, водостойкость и водопоглощение диэлектрика определяются (ГОСТ 10315-75) его способностью сорбировать влагу окружающей среды, соответственно влажного воздуха или в процессе выдержки в дистиллированной воде. Химостойкость характеризует стойкость материала к разрушению (коррозии) при контактировании с водой, кислотами, щелочами, солевыми растворами, топливом, газами и определяется по изменению внешнего вида, массы, электрических и других параметров. Тропико-стойкость диэлектрика определяется по изменению p, tg<5, ЕП , механической прочности, а также других параметров под воздействием тропических климатических факторов. Радиационная стойкость определяется по изменению механических свойств, во многом определяющих изменения ?„_, p, tg<5, в процессе радиолиза материала под воздействием ионизирующих излучений. Определение воздействия внутренних ЧР производится по характеристикам возникающего в изоляции единичного ЧР согласно ГОСТ 22756-77 для изоляции силовых конденсаторов, трансформаторов, кабелей, электрических машин.

Наличие в диэлектрике конденсатора различных дефектов и неоднородность его структуры (слоистость, пористость, присутствие примесей, влаги и т. д.) обусловливает в нем определенное количество свободных зарядов, способных перемещаться под действием поля. Часть из них вызывает поляризацию диэлектрика, которая выражается коэффициентом остаточной поляризации:

Из последней формулы можно сделать весьма важный вывод: если в диэлектрике конденсатора есть слой или даже пузырьки воздуха (у которого диэлектрическая проницаемость меньше проницаемости диэлектрика), то в слое воздуха могут возникнуть значительные напряженности электрического поля, способные вызвать в нем разряд. Разряд в воздухе сопровождается появлением раствора азотной кислоты, что в конечном счете может стать причиной порчи всей установки. Поэтому сушка изоляции обмоток машин, проводов, кабелей и пр. производится в баках под малым давлением с целью удаления из изоляции воздуха.

выражает плотность тока смещения. Чтобы найти ток смещения в диэлектрике конденсатора, надо плотность тока смещения умножить на поперечное сечение поля, которое равно площади пластин конденсатора S.

В качестве другого важного примера рассмотрим конденсатор. Вплоть до весьма высоких частот можно пренебречь индуктивностью L конденсатора и считаться только с его емкостью С. Если в цепи имеются реостат и конденсатор и энергия, поглощаемая в реостгте, значительно превышает энергию, теряемую в диэлектрике конденсатора, то в первом приближении последней можно пренебречь или даже можно учесть ее при расчете соответствующим изменением сопротивления реостата. При такой абстракции допускаем, ч го конденсатор обладает емкостью С 3= О, но для него L = О и г = О

Так, резистор для низких частот можно представить одним ре-зистивным элементом /? ( 1.14, а). Для высоких частот тот же резистор должен быть представлен уже иной схемой ( 1.14, б). В ней малая (паразитная) индуктивность Ln учитывает магнитный поток, сцепленный с резистором, а малая паразитная емкость Сп учитывает протекание тока смещения между зажимами резистора. Конденсатор на низких частотах замещают одним емкостным элементом ( 1.14, в), а на высоких частотах конденсатор представляют схемой ( 1.14, г). В этой схеме резистор /?„ учитывает потери в неидеальном диэлектрике конденсатора, a Ln паразитная индуктивность подводящих контактов.

Найдем выражение для тока смещения. Для этого рассмотрим процесс зарядки конденсатора, подсоединенного к источнику постоянного тока. Пусть в некоторый момент времени на обкладках сосредоточен заряд q. Тогда индукция поля в диэлектрике конденсатора, считая для упрощения, что поле между обкладками однородно и поверхность обкладок равна S, определится из выражения

Процесс свободных колебаний в контуре мог бы продолжаться бесконечно долго, если бы контур состоял только из емкости и -индуктивности. Практически в любом реальном контуре колебания достаточно быстро затухают, так как при каждом переходе энергии из конденсатора в катушку и наоборот часть ее расходуется на активном сопротивлении проводников, в диэлектрике конденсатора, а также в результате рассеивания электромагнитной энергии в окружающее пространство.

ных проводников, перемещение зарядов по которым вызывает появление магнитного поля. Потери в диэлектрике конденсатора вызывают его нагревание и, следовательно, являются необратимыми потерями, как и в активном сопротивлении. Отрезок провода, как это следуе- из аналогичных рассуждений, кроме активного сопротивления имеет и индуктивное, и емкостное.

Если можно пренебречь потерями в диэлектрике конденсатора, методом двух приборов можно довольно грубо определить значение емкости Сх при питании схемы переменным синусоидальным

Мощность потерь в диэлектрике конденсатора

Из (8-23) следует, что если в диэлектрике конденсатора есть слой, проницаемость которого меньше проницаемости диэлектрика (например, слой или пузырьки воздуха), то в этом слое могут возникнуть значительные напряженности поля, приводящие к электрическому разряду. Выделяющиеся при разрядах химически активные вещества могут стать причиной гибели изоляции конденсатора. Поэтому сушка изоляции обмоток машин, проводов, кабелей производится в баках при малых давлениях с целью удаления из изоляции воздуха.