Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Для студента... Электропроводность твердых диэлектриков

Электропроводность твердых диэлектриков
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Электропроводность твердых диэлектриков

Для твердых диэлектриков наиболее характерна ионная электропроводность. В кристаллических веществах ионную проводимость можно объяснить, исходя из представлений о внутренних нарушениях структуры или дефектах решетки.
Согласно Я.И.Френкелю под действием тепловых флуктуаций ионы получают иногда энергию, достаточную, чтобы покинуть нормальные положения в решетке и попасть в пространство между нормально закрепленными ионами (межузлия).
При тепловом возбуждении эти межузельные ионы перескакивают из одного межузельного положения в другое, а если к кристаллу приложено поле, то в направлении поля более часто. Через диэлектрик будет протекать электрический ток.

Посмотрите, как происходит процесс электропроводности в кристалле по френкелевскому механизму.
Если при движении по кристаллу ион встречает вакантное место, то он снова закрепляется в узле решетки. Такой процесс приводит к обмену атомов местами, то есть к диффузии.
Коэффициент диффузии D связан с подвижностью соотношением Нернста-Энштейна
/D = e/kT,
где  - подвижность, e - заряд, k - постоянная Больцмана, T - температура. Коэффициенты диффузии, вычисленные по этой формуле, при комнатной температуре очень малы, не более 10-5 см2/с, а подвижность 10-4 см/В.с.
В процессе электропроводности играют роль не только собственные ионы решетки, но и ионы примесей, особенно с высокой подвижностью. К таким ионам относятся ионы Na+, K+, H+, роль которых велика уже при комнатной температуре.

К числу примесных ионов с большой подвижностью относятся такие ионы как Cu+, Au+, Ag+. Для таких ионов D = 10-5 - 10-7 см2/с,  = 10-2 - 10-4 см2/В.с. Возможен и другой механизм электропроводности кристаллов (по Шоттки), при котором дефекты образуются в результате удаления равного числа анионов (-) и катионов (+) из нормальных узлов решетки и помещении их в новые узлы на внешних и внутренних поверхностях кристалла. В этом случае вакансии перемещаются по кристаллу вследствии переноса в незанятый узел ионов из соседних узлов. Посмотрите, как происходит этот процесс.
Для многих ионных кристаллов удельная электропроводность экспоненциально зависит от температуры
= e.n.  =  o.exp(-Wa/kT),
где Wa = W/2 + U, а W = Wf или W = Ws - энергия образования дефектов по Френкелю или по Шоттки в зависимости от типа дефектов, U - энергия активации перемещения ионов, меньшая W.
В координатах ln  = f(1/T) эта зависимость представляется в виде прямой линии, либо в виде линии с изломом, если имеются два различных механизма проводимости. В этом случае зависимость  от 1/T будет представляться суммой двух экспонент

=  1.exp(-Wa1/kT) +  2.exp(-Wa2/kT).
Как видно из рисунка, по наклону прямых ln  можно найти Wa1 и Wa2 например для Wa1 имеем:
Wa1=    ln  2 - ln  1
.103.k.
----------------------   
(103/T2)-(103/T1)   


Для низкотемпературного участка NaCl по экспериментальным данным Wa = 1,7 - 2,2 эВ.
В низкотемпературной области проводимость в основном определяется примесями и кривая в этой области имеет более слабый наклон, в высокотемпературной области - проводимость за счет собственных ионов (Cl-).
Обычно Wa1/Wa2 = 1/2, a  1/ 2 = 10-5. Следует отметить, что Wa2 не чувствительна к наличию примесей.
В некоторых твердых неорганических диэлектриках, например в титаносодержащей керамике, возможна электронная или дырочная электропроводность.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить