13. Носители зарядов в диэлектрике

Механизмы переноса заряда в диэлектриках:

а) Дрейфовый: большую часть времени носители заряда тратят на движение, а меньшую – на соударение и рассеяние на других частицах.

б) Прыжковой проводимости: обусловлен образованием и движением полиронов путем перескока на соседние узлы кристаллической решетки.

в) Диффузионный: выравнивание концентрации носителей заряда в диэлектрике за счет беспорядочных хаотических движений.

По механизму образования носителей заряда различают:

а) Равновесные носители заряда: образуются при термической активации диэлектриков.

б) Неравновесные: возникают при инжекции электронов или дырок с металлических электродов при фотооблучении, ионизирующем облучении или действия сильного электрического поля.

В диэлектриках кроме процесса генерации электронов и дырок происходят процессы рекомбинации, при которых электроны или дырки взаимодействуют и взаимоуничтожаются за счет рекомбинации электронов с дырками.

13. Керамика

Керамический материал – твердый материал, состоящий из множества микрокристаллов, которые расположены в изделиях хаотическим образом.

Керамика – поликристаллический материал, состоящий из соединений 3 – 6 групп периодической системы. Исходное сырье может быть как вещества природного происхождения, так и полученные искусственно.

Для строительной керамики применяется природное сырье, а для использования в технике – искусственное.

Главное отличие керамики состоит в том, что основной компонент материала не доводится до плавления.

Преимуществом керамики является возможность получения заранее заданных характеристик путем изменения состава массы и технологии производства. Некоторые керамические диэлектрики благодаря определенным свойствам позволяют наиболее просто решать ряд задач новой техники. Это относится к сегнетокерамике, пьезокерамике и керамическим электретам.

В общем случае керамический материал может состоять из нескольких фаз. Основными фазами являются кристаллическая и стекловидная. Кристаллическую фазу образуют различные химические соединения или твердые растворы этих соединений. Основные свойства керамики – диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, температурный коэффициент линейного расширения, механическая прочность – во многом зависят от особенностей кристаллической фазы.

Стекловидная фаза представляет собой прослойки стекла, связывающие кристаллическую фазу. Технологические свойства керамики – температура спекания, степень пластичности керамической массы при формировании – определяются в основном количеством стекловидной фазы. От ее содержания зависят плотность, степень пористости и гигроскопичность материала. Некоторые виды радиокерамики вообще не содержат стекловидной фазы.

При изготовлении радиокерамики в качестве основных кристаллообразующих компонентов наряду с природными минералами, такими как кварц, глинозем, тальк широко используют окислы и карбонаты различных металлов.

Монокристаллы обладают анизотропией свойств, в зависимости от кристаллографического направления (те, которые не кубическую структуру), а в керамике кристаллы располагаются хаотично, и анизотропии свойств не наблюдается.

Сегнетоэлектрические материалы – кристаллы, которые имеют спонтанный электрический заряд.

В керамике, чтобы проявились сегнетоэлектрические свойства, надо нагреть до температуры Кюри (в масле).

По назначению керамика делится на:

а) строительная керамика

б) химически стойкая керамика

в) огнеупорная

г) тонкая

д) техническая