Теплопроводность диэлектриков

А. Теплопроводность диэлектриков. В диэлектриках (например, огнеупорных материалах, таких, как ЗЮг, А1.2О3 и т. д.) вплоть до температуры примерно 1000 К фононы являются единственными носителями теплоты. При низких температурах (ниже примерно 30 К) они практически не взаимодействуют друг с другом. Это означает, что их средняя длина свободного пробега ограничена только нерегулярностями кристаллической структуры. В монокристаллах высокой чистоты средняя длина свободного пробега при этой температуре может достигать нескольких миллиметров, но даже наличие в решетке разных изотопов может приводить к рассеянию фононов и ограничивать длину свободного пробега. [c.190]

Подавление фононной теплопроводности диэлектриков и полупроводников с ростом степени изотопического беспорядка в кристаллической решётке (см. ниже) оказывается одним из самых сильных изотопических эффектов. Однако, как ожидается на основе теоретических представлений, фононная компонента теплопроводности металлов и сплавов слабо зависит от изотопического состава как при изменении атомной массы изотонически чистого металла, так и при изменении степени изотопического разупорядочения в изотопических смесях. Причина этого заключается в том, что в чистых металлах при высоких температурах решёточная теплопроводность ограничена фонон-фононными процессами релаксации, которые слабо зависят от массы изотопа и не зависят от степени изотопического беспорядка. При низких температурах (напомним, что сравнение делается по отношению к температуре Дебая) определяется процессами электрон-фононного рассеяния, скорость которых почти не меняется с изменением изотопического состава. В неупорядоченных сплавах большое количество легирующих примесей и других дефектов решётки вызывает сильное рассеяние фононов, значительно уменьшая решёточную теплопроводность. В результате этого рассеяние фононов на изотопическом беспорядке оказывается малой добавкой к суммарной скорости релаксации фононов и, соответственно, мало изменяет Яф. [c.79]

Основные представления о теплопроводности диэлектриков [c.4]

ЧИСТО квантовое движение атомов — так называемое туннелирование. Вероятность туннелирования очень сильно (экспоненциально) зависит от массы туннелирующей частицы. Изотопические эффекты обнаружены в параметрах кристаллической решётки, нормальных модах колебаний решётки твёрдого тела, в электронных состояниях полупроводников, в электропроводности металлов и теплопроводности диэлектриков и полупроводников и ряде других свойствах. [c.64]

Для интерпретации полученных данных необходимо иметь в виду, что в течение каждого импульса радиочастотных колебаний происходит несколько пробоев межэлектродного зазора, число которых зависит от расстояния между зондом и образцом и от величины импульсного напряжения [5]. Временной интервал между разрядами составляет 5—15 мксек. Можно предположить, что после окончания разряда вследствие плохой теплопроводности диэлектрика из кратера продолжается испарение вещества. К тому моменту, когда напряжение па электродах вновь достигает критического значения, в межэлектродном зазоре еще присутствуют пары про- [c.205]

Ут — удельная теплопроводность диэлектрика [c.103]

Под воздействием электрического поля примеси, содержащиеся в масле и образующие в нем коллоидный раствор или микроэмульсию, втягиваются в зону между электродами и дрейфуют в направлении поля. Значительное количество теплоты, выделяющейся при этом вследствие низкой теплопроводности диэлектрика, расходуется на нагрев самих частиц примеси. Если эти примеси являются причиной высокой удельной проводимости масла, то при низкой температуре кипения примесей они испаряются, образуя при достаточном содержании их газовый канал , в котором и происходит пробой. [c.194]

Черкасова Л.Н. Метод определения теплопроводности диэлектриков. — Вестник электропромышленности", 1957, М 6. [c.94]

Подставляя (4.30) в (4.28) и учитывая оценку (4.24) для скорости звука, получаем окончательную оценку для теплопроводности диэлектрика [c.79]

Сравним теплопроводности диэлектрика и газа прн одинаковых температурах. Деля (4.32) на (1.34), находим [c.79]

Показать, что теплопроводность диэлектрика, обязанная рассеянию акустических фононов на примесных центрах, обратно пропорциональна первой степени температуры. [c.80]

Как это ни странно, но физический смысл теплопроводности диэлектриков вообще и льда в частности очень долго ожидал своего исследователя. Только в 1934 г. появилась работа А. С. Предводителева, которому удалось построить теорию теплопроводности как жидких, так и твердых диэлектриков [8]. [c.837]

Нагрев диэлектриков осуществляется только переменным током за счет образования так называемых токов смещения. При нагреве диэлектриков, обладающих некоторой электропроводностью, теплогенерация определяется векторной суммой токов смещения и проводимости. Мощность токов проводимости не зависит, а мощность токов смещения существенно зависит от частоты тока. Поэтому при нагреве диэлектриков следует работать на оптимальной частоте тока, при которой ток смещения и, следовательно, теплогенерация достигают максимального значения. Равномерность теплогенерЗции за счет тока смещения не зависит от теплопроводности диэлектрика. [c.239]

Очевидно, что при этом полный импульс всех фононов, возникающих в диэлектрическом кристалле, не может измениться. Подобные фононные процессы получили название нормальных (УУ-процессов). Нормальные процессы приводят лишь к перераспределению импульса и энергии между взаимодействующими фононами. В результате тепловой поток, соответствующий суммарному квазиимиульсу фононов, не должен затухать. Причиной этого является также то, что перенос тепла в диэлектрическом кристалле связан с изменением числа фононов. При учете только нормальных процессов кинетическое уравнение не имеет решения, и тепловое сопротивление кристаллов обращается в нуль. Это эквивалентно тому, что коэффициент теплопроводности становится бесконечно большим. Следовательно, одни нормальные процессы не могут приводить к конечной величине коэффициента теплопроводности диэлектриков. [c.143]

Если в ряду (4.73) сохраняется член Ф4, то это означает, что учитываются четырехфононные процессы. Состояние теории теплопроводности диэлектриков таково, что удается лишь грубо оценить характер температурной зависимости при учете конкретных механизмов фононпых процессов. [c.144]

Изотопическая разупорядоченность решётки. Изотопический беспорядок в кристаллической решётке существенно уменьшает фононную теплопроводность диэлектриков и полупроводников, если они достаточно чисты химически и совершенны структурно. Этот эффект был предсказан И.Я. По-меранчуком [145] в 1942 г. Изотопы, хаотично распределённые в решётке кристалла, в большинстве случаев представляют собой точечные дефекты, т.е. дефекты, размер которых много меньше длины волны тепловых фононов, доминирующих в теплопереносе. Эти дефекты вызывают упругое рассеяние фононов рэлеевского типа. На основе теории возмущений И. Я. Померанчук рассчитал рассеяние фононов, вызываемое различием масс изотопов, и нашёл, что его скорость пропорциональна квадрату разности масс. [c.80]

Заключение. В настоящем обзоре мы попытались представить в систематизированном виде данные по влиянию изотопического состава на различные свойства твёрдых тел — на постоянные кристаллической решётки, упругие свойства, фононы и другие возбуждения кристаллической решётки, на электро- и теплопроводность, на электронную структуру металлов и полупроводников и на фазовые превращения. В большинстве случаев изотопические эффекты малы, но есть обратные примеры, когда, как правило в изотопических смесях, изотопы оказывают сильное влияние на свойства твёрдых тел. Замечательным примером такого изотопического эффекта служит значительное (иногда в десятки раз) подавление теплопроводности диэлектриков и полупроводников. Исключительно высокая теплопроводность изотопически чистых полупроводников имеет хорошие перспективы использования в технике в тех случаях, где имеются большие тепловые нагрузки, например, в алмазных монохроматорах для синхротронного излучения [244] и в микроэлектронике [189, 190]. С точки зрения приложений изотопы кремния и германия находят применение для нейтронного трансмутационного легирования полупроводников [10,245]. Исследуются возможности использования изотонически обогащённого монокристалла кремния для точного определения числа Авогадро [58,59] с целью замены эталона килограмма. [c.95]

Рассмотрим процесс передачи теплоты в диэлектрическом кристалле под действием малого заданного градиента температуры АТ1бх. Наша цель — оценка теплопроводности диэлектрика. Мы ограничимся рассмотрением классических колебаний, считая, что температура диэлектрика не слишком низка по сравнению с дебаевской температурой (см. конец введения к данной главе). [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология