Электрической проводимостью

§ 2.10. Емкость как параметр электрической цепи. Если между двумя проводящими телами / и 2, находящимися в диэлектрике с абсолютной электрической проницаемостью еа = е0е, где е0 = 8,86х х 1 О*12 Ф/м —электрическая постоянная вакуума; е — электрическая проницаемость диэлектрика, создана разность потенциалов <рх — ф2, то в пространстве, окружающем эти тела, существует электрическое поле (см. гл. 19). Поле в каждой точке характеризуется векторной величиной — напряженностью электрического поля ? и скалярной величиной — потенциалом <р (см. § 19.3).

19.7. Уединенный проводящий шар радиуса R0 = 5 см заряжен с поверхностной плотностью а = 0,ЫО~в Кл/м2 и помещен в масл<^ с относительной электрической проницаемостью е = 3. Построить -кривые изменения модуля градиента потенциала и потенциала внутри и вне шара в функции расстояния от центра шара, приняв потенциал бесконечно удаленных точек равным нулю. Найти напряжена, между точками, одна из которых лежит на поверхности шара, а другая находится на расстоянии 10 см от его поверхности. Вычислить емкость шара.

Требуется: а) подобрать электрическую проницаемость внешнего слоя изоляции е2, толщину слоев AI и Д2, так чтобы наибольшая напряженность внутреннего слоя равнялась наибольшей напряженности внешнего слоя, а наименьшая напряженность внутреннего слоя равнялась наименьшей напряженности внешнего слоя; б) найти наибольшую и наименьшую напряженности электрического поля в каждом слое, если диэлектрик с относительной электрической проницаемостью е =* 5 расположен во внешнем слое (радиусы слоев остаются такими же, как в случае а). Заряд конденсатора равен 10~8 Кл. Для случаев а) и б) качественно построить кривые зависимости напряженности электрического поля в функции расстояния от центра сфер, т. е. Е — f(R). Найти емкости конденсаторов.

22.1, В поле плоского конденсатора помещен несовершенный диэлектрик с удельной проводимостью 7 = Ю~4 См/м и относительной электрической проницаемостью е = 6. Конденсатор включен под напряжение и — Um sin (о t. Расстояние между обкладками конденса-

22.49. Плоский конденсатор заполнен несовершенным диэлектриком с удельной проводимостью у = 10~7 См/м и относительной электрической проницаемостью е = 5 ( 22.6, б). Расстояние между пластинами d — 2 мм, площадь пластин S = 100 см2. Конденсатор включают через сопротивление R = 3 МОм к источнику постоянного напряжения U0 = 3 кВ. Найти закон изменения во времени напряженности электрического поля, плотности тока проводимости и плотности тока смещения.

19.29р. Для расчета поля в среде с относительной электрической проницаемостью е4 воспользуемся расчетной схемой Р. 19.2, а.

Для расчета поля в среде с относительной электрической проницаемостью е2 воспользуемся схемой Р. 19.2, б,

19.7. Уединенный проводящий шар радиуса R0 = 5 см заряжен с поверхностной плотностью а = 0,ЫО~в Кл/м2 и помещен в масл<^ с относительной электрической проницаемостью е = 3. Построить -кривые изменения модуля градиента потенциала и потенциала внутри и вне шара в функции расстояния от центра шара, приняв потенциал бесконечно удаленных точек равным нулю. Найти напряжена, между точками, одна из которых лежит на поверхности шара, а другая находится на расстоянии 10 см от его поверхности. Вычислить емкость шара.

Требуется: а) подобрать электрическую проницаемость внешнего слоя изоляции е2, толщину слоев AI и Д2, так чтобы наибольшая напряженность внутреннего слоя равнялась наибольшей напряженности внешнего слоя, а наименьшая напряженность внутреннего слоя равнялась наименьшей напряженности внешнего слоя; б) найти наибольшую и наименьшую напряженности электрического поля в каждом слое, если диэлектрик с относительной электрической проницаемостью е =* 5 расположен во внешнем слое (радиусы слоев остаются такими же, как в случае а). Заряд конденсатора равен 10~8 Кл. Для случаев а) и б) качественно построить кривые зависимости напряженности электрического поля в функции расстояния от центра сфер, т. е. Е — f(R). Найти емкости конденсаторов.

22.1, В поле плоского конденсатора помещен несовершенный диэлектрик с удельной проводимостью 7 = Ю~4 См/м и относительной электрической проницаемостью е = 6. Конденсатор включен под напряжение и — Um sin (о t. Расстояние между обкладками конденса-

22.49. Плоский конденсатор заполнен несовершенным диэлектриком с удельной проводимостью у = 10~7 См/м и относительной электрической проницаемостью е = 5 ( 22.6, б). Расстояние между пластинами d — 2 мм, площадь пластин S = 100 см2. Конденсатор включают через сопротивление R = 3 МОм к источнику постоянного напряжения U0 = 3 кВ. Найти закон изменения во времени напряженности электрического поля, плотности тока проводимости и плотности тока смещения.

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) обладают очень малой электрической проводимостью и служат для изолирования (отделения) токоведущих частей друг от друга, а также от металлоконструкций производственных и электрических машин, аппаратов и приборов, что необходимо для исключения возможности аварийных режимов (например, коротких замыканий), обеспечения надежности работы установки и безопасности ее эксплуатации.

Туннельный диод — полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт-амперных характеристиках при прямом напряжении участка с отрицательной дифференциальной электрической проводимостью (кривая 2 на 1.17).

Эпитаксия представляет собой процесс наращивания кристалла полупроводника с контролируемой электрической проводимостью. Ее осуществляют при температуре до 1250°С в потоке смеси газов.

Постоянные непроволочные резисторы подразделяют на пленочные и объемные. Пленочный резистор представляет собой стержень из изоляционного материала, покрытый слоем вещества с малой удельной электрической проводимостью. Для создания высокоомных резисторов токопроводящий слой выполняют в виде спирали. В зависимости от материала токопроводящего слоя различают металлопленочные, углеродистые пленочные, бороуглеродистые пленочные, металлооксидные и композиционные резисторы.

лупроводники высокой степени очистки при не слишком низких температурах обладают собственной электрической проводимостью а,. Поскольку в собственном полупроводнике концентрации свободных электронов и дырок равны: п = = Р = tii, (2.4) можно переписать в виде

Величина g, обратная г, т.е. g—1/r называется электрической проводимостью. Единица измерения проводимости — величина обратная 1 Ом, т. е. 1/Ом — называется сименс (См).

проводниковые материалы, составляют их электрофизические параметры. К ним относятся концентрации основных и неосновных носителей заряда, подвижности и коэффициенты диффузии основных и неосновных носителей заряда, объемное и поверхностное время жизни неравновесных носителей заряда, диффузионная длина неосновных носителей заряда, скорость поверхностной рекомбинации, концентрации донорных и акцепторных примесей, объемное генерационное время неравновесных носителей заряда, параметры глубоких уровней. Кроме того, все полупроводниковые материалы характеризуют удельным электрическим сопротивлением (удельной электрической проводимостью).

Полупроводники высокой степени очистки при не слишком низких температурах обладают собственной электрической проводимостью at. Поскольку в собственном полупроводнике концентрации свободных электронов и дырок равны (п = р = «,), (3.31) можно переписать в виде

Сквозной электрический ток существует не только на постоянном, но и на переменном напряжении. При этом он характеризуется той же удельной электрической проводимостью у (или удельным сопротивлением р=1/у), что и на постоянном токе. Наличие сквозного тока в переменном поле приводит к рассеянию мощности

Если электрические заряды могут перемещаться сквозь объем тела, переходя от одного электрода к другому, или хотя бы перемещаются в нем на макроскопические расстояния, то такие заряды называются свободными и их движение создает ток проводимости. Наличие свободных зарядов в структуре диэлектрика характеризуется электрической проводимостью у. Эта величина служит некоторым критерием, позволяющим различать диэлектрики, полупроводники и проводники. К диэлектрикам относят вещества с электрической проводимостью, меньшей 10~8 См/м, а к проводникам — большей 105 См/м. Промежуточные значения проводимости свойственны полупроводниковым материалам. Такое деление несколько условно, но все же переход указанных границ связан, как правило, с изменением физической природы носителей электрических зарядов.

Минимум на кривых е" и tg б при / = /„,,,„ тоже связан с наличием сквозной проводимости. При частотах поля, меньших /мин> нагрев диэлектрика вызван в основном токами проводимости. Для некоторых диэлектриков частота /мин может быть достаточно высокой. Например, вода в жидкой фазе с электрической проводимостью у = 10~4 См/м имеет /мин =* = 10 МГц. При повышении частоты на порядок (/> 100 МГц) релаксационные потери в воде начинают значительно превосходить потери, обусловленные сквозной проводимостью [7].