2.1.3. Поверхностная электропроводность твердых тел

Поверхностная электропроводность обусловлена присутствием влаги или других загрязнений на поверхности диэлектрика. Вода отличается значительной удельной проводимостью. Достаточно тончайшего слоя влаги на поверхности диэлектрика, чтобы была обнаружена заметная проводимость, определяемая в основном толщиной этого слоя. Однако, поскольку сопротивление адсорбированной пленки влаги связано с природой материала, на поверхности которого она находится, поверхностную электропроводность обычно рассматривают как свойство самого диэлектрика.

Абсорбция влаги на поверхности диэлектрика находится в тесной зависимости от относительной влажности окружающей среды. Поэтому относительная влажность является важнейшим фактором, определяющим значение удельной поверхностной проводимости диэлектрика. Особенно резкое уменьшение удельного поверхностного сопротивления наблюдается при относительной влажности, превышающей 70–80 %.

Удельная поверхностная проводимость тем ниже, чем меньше плотность вещества, чем чище поверхность диэлектрика и чем лучше она отполирована. Наиболее высокими значениями удельного поверхностного сопротивления обладают неполярные диэлектрики, поверхность которых не смачивается водой. Полярные диэлектрики характеризуются более низкими значениями _s, заметно уменьшающимися во влажной среде. Особенно резкое понижение удельного поверхностного сопротивления можно наблюдать у полярных диэлектриков, частично растворимых в воде, у которых на поверхности образуется пленка электролита. Кроме того, к поверхности полярных диэлектриков легко прилипают различные загрязнения, также приводящие к снижению _s. Низкие значения удельного поверхностного сопротивления имеют и объемно-пористые материалы, так как процесс поглощения влаги толщей материала стимулирует также и образование поверхностных пленок воды.

Сильное влияния загрязнения поверхности некоторых диэлектриков на их удельное поверхностное сопротивление показано в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Удельное поверхностное сопротивление некоторых диэлектриков

Диэлектрик	Неочищенная поверхность s, Ом	Очищенная поверхность s, Ом
Оконное стекло	2108	1011
Плавленый кварц	2108	1013
Микалекс	109	1013

Стремясь повысить удельное поверхностное сопротивление применяют разнообразные приемы очистки поверхности: промывку водой, растворителями, прокаливание при температуре 600–700С. Наиболее эффективной является очистка поверхности изделия, не впитывающего воду, продолжительным кипячением в дистиллированной воде. Пропитка поверхностных слоев детали церезином или парафином не обеспечивает достаточной устойчивости значений _s при высокой влажности ввиду возможности проникновения влаги в микропоры поверхности изделия сквозь защитные покрытия. Покрытие керамики и стекол кремнийорганическими лаками значительно повышает величину удельного поверхностного сопротивления изделий во влажной среде.

В итоге можно прийти к следующим положениям в отношении явления поверхностной электропроводности. Зависимость удельной поверхностной электропроводности от влажности обусловливается наличием на поверхности диэлектрика диссоциирующих на ионы веществ. Вода, адсорбируемая поверхностью, способствует их выявлению. Если эти вещества случайно попали на поверхность диэлектрика, то путем их удаления можно получить высокие значения удельного поверхностного сопротивления при любой влажности воздуха. Если эти вещества являются составной частью материала, то удельное поверхностное сопротивление будет сильно снижаться при увеличении влажности.