Гомозаряд

Рис. 16.1. Зависимость поверхностной плотности гомозаряда (а) от напряжения поляризации (11) для цеолита Ка А

Следует отметить, что помимо указанных причин поляризации возможна также инжекция зарядов в образец при достаточно высокой напряженности поля или в результате пробоя газового промежутка между электродом и образцом. Это может приводить к образованию гомозаряда, полярность которого совпадает с полярностью ближайшего электрода при поляризации. Кроме того, в самом образце возможно смещение зарядов под действием внутреннего поля электрета. Плотность тока ТСД при разрушении поляризации образца может быть описана выражением [678] [c.255]

Рис. 16.1. Зависимость поверхностной плотности гомозаряда (о) от напряжения поляризации ( 7) для цеолита КаА

Первоначальное изучение электретов, полученных из цеолитов, показало, что при напряженности электрического поля порядка 10 В/м и выше образуется гомозаряд за счет пробоя газового промежутка между поверхностью образца и электродом [686]. Эти опыты проводили при наличии зазора в 1 мм между образцом и потенциальным электродом. Знак поверхностного заряда был установлен по направлению отклонения нити струнного электрометра при опускании электрода до его соприкосновения с поверхностью образца. Величина гомозаряда а зависела от приложенного напряжения и (рис. 16.1), что можно связать с увеличением числа ионов в газовом промежутке. При малом напряжении (левая часть кривой на рис. 16.1) величина гомозаряда растет с увеличением времени поляризации. В этом случае возрастало число ионов, образующихся в газовом зазоре и оседающих на поверхность образца. Уменьшение давления газа при не слишком большой разности потенциалов вело к возрастанию гомозаряда [686], так как при этом росла длина свободного пробега. При 113 К время релаксации гомозаряда очень велико — измерения не обнаруживали изменений этого заряда за 2,5 ч. Однако при той же температуре знак гомозаряда менялся при изменении знака поляризующего напряжения, действующего всего 10 с. Это можно объяснить тем, что гомозаряд фиксировался на поверхности образца цеолита [687]. [c.256]

Наконец, при сравнительно малых напряженностях (Ю В/м и ниже) гетерозаряд был настолько больше гомозаряда, что последним можно было пренебречь. Поскольку информацию об образце и адсорбированных на нем молекулах песет гетерозаряд, в дальнейшем мы изучали лишь его, используя сравнительно слабые поляризующие напряжения. На первом этапе изучалась поверхностная плотность заряда. При этом на образец, охлажденный до заданной темиературы, накладывали в течение 15 мин напряжение, затем его снимали и измеряли величину потенциала ф незаземленного электрода в различные моменты времени. Оказалось, что зависимость ф от времени 1 (рис. 16.3) может быть описана выражением [c.257]

За счет теплового движения с течением времени остаточная поляризация уменьшается, свободный гомозаряд вследствие омической проводимости изменяется и в поле полимерного электрета возникает медленно устанавливающаяся поляризация. [c.195]

Скорость изменения гомозаряда составляет [c.389]

Влияние температуры на стабильность электретов обусловлено ее влиянием на скорость изменения гетеро- и гомозарядов. Как правило, с повышением температуры хранения скорость спада зарядов увеличивается и Тж уменьшается. Проникающая радиация вызывает накопление носителей зарядов в результате захвата заряженных частиц извне и образования заряженных частиц в период облучения. В результате этого в диэлектрике растет электропроводимость, снижается поверхностная плотность зарядов и Тж уменьшается. [c.391]

При меньших напряженностях поля, чем те, при которых происходило образование гомозаряда, проявлялся также и гетерозаряд, связанный со смещением ионов под действием элек- [c.256]

После разряда в атмосфере гелия (ток свыше 100 мкА в течение 30 с температура образца ИЗ К) величина гомозаряда практически не меняется, это заставляет думать, что число ловушек, захватывающих заряды, ограничено. Это число равно 2,5-10 м (считая величину заряда равной 1,6-Ю Кл), что значительно меньше исла элементарных ячеек, приходящихся на 1 м поверхности (4,8 10 - ). [c.99]

Зависимость a(t) определяется суммой трех слагаемых, два из которых соответствуют независимому изменению Ог и Ps, а третье отрал<ает взаимосвязь между ними. В зависимости от соотношения между величинами Pso, а о, Xs и тл имеет место тот или иной вид зависимости a = f(t) (рис. 10). Выражение (66) может описать обращение от гетеро- к гомозаряду в процессе хранения электрета, что наблюдалось при исследовании свойств термоэлектретов. [c.35]

Y [20, с. 151]). Тогда в случае ал >-Ps при i < Тг (т. е. после обращения знака и перехода его через максимум) расчетное значение гомозаряда составляет небольшую долю исходного гетерозаряда [c.35]

Рис. 128. Зависимость и, = /(Г) при скорости нагревания 1 К/мин для электретов с гомозарядом на основе различных полимеров

Для этих полимеров сопоставлены значения т, 75 и краевого угла смачивания 0 (рис. 131). Из сравнения зависимостей 75 == = /(0) и т = /(0) сделан вывод о том, что гомозаряд в условиях повышенной влажности релаксирует за счет проводимости приповерхностных слоев полимерной пленки. [c.199]

При изучении природы электретного эффекта в полимерах прежде всего необходимо разделить вклады, обусловленные дипольной поляризацией поляризацией за счет смещения зарядов внутри молекул, кристаллитов, аморфных областей и т. д-Рзе, что обеспечивает гетерозаряд, а также за счет инжектированных извне носителей, закрепленных на ловушках р х), о, сГг, которые обеспечивают гомозаряд. Такое разделение вкладов часто сопряжено с определенными трудностями. [c.206]

Видно, что прн положительном направлении тока (при отрицательном потенциале электрода при х = К) в диэлектрике накапливается отрицательный заряд, плотность которого экспоненциально возрастает по мере приближения к электроду, из которого и поступает в диэлектрик отрицательный заряд. Таким образом, уже простейшие оценки и расчеты показывают, что предположение о зависимости объясняет накопление гомозаряда в приповерхностных слоях полимерной пленки под действием электрического поля. [c.215]

С целью устранения этих недостатков целесообразно обобщить феноменологическую теорию, учтя при анализе релаксации гомозаряда существующие в настоящее время экспериментальные факты и теоретические представления. Это можно сделать на базе двухслойной модели полимерной пленки, описывающей релаксацию гомозаряда. Исходные уравнения тогда записываются в виде [c.218]

Стабильность электретов в сильной степени зависит от влажности окружающей среды, причем время релаксации гомозаряда для полимерных пленок различной химической природы в условиях повышенной влажности 95 3 /о связано с удельной поверхностной проводимостью пленки [184] = которая возрастает от 10- до 10- Ом под действием влажной среды (удельная объемная проводимость в этих условиях увеличивается сравнительно немного — всего в пределах одного порядка). При повышенной влажности наиболее стабильными остаются электреты из фгорсодержащих полимерных пленок и в порядке уменьшения стабильности полимеры располагаются в ряд [c.199]

Гросс [38] пришел к выводу, что гетерозаряд связан с объемной поляризацией, которая может быть заморожена и, таким образом, сохраняется, тогда как гомозаряд является ионным поверхностным зарядом и связан с поверхностными дефектами. Свободный поверхностный заряд диэлектрика представляет, по-видимому, сумму гетерозаряда и гомозаряда. Такой свободный поверхностный заряд и соответствующий индуцированный заряд на прилегающем электроде образуют двойной электрический слой, который при комнатной температуре не исчезает в результате проводимости поверхностей, так как потенциальный барьер на поверхности электрода предотвращает перенос заряда между диэлектриком и электродом. В результате объемной проводимости также не происходит разрушения двойного электрического слоя, так как он не создает поля внутри диэлектрика, если его толщина мала по сравнению с толщиной образца. В результате проводимости при высоких температурах, обусловленной понижением высоты потенциального барьера, между диэлектриком и электродом происходит разряд. Электрический момент двойного слоя определяется несовершенствами поверхностей раздела. [c.656]

Физические свойства электретов существенно зависят как от особенностей диэлектриков (их полярности и электропроводности), так и от режима изготовления (например, напряженности поля, температуры и времени поляризации). В зависимости от напряженности электрического поля можно получать из одного и того же вещества и гомо- и гетероэлектреты (совпадающие и несовпадающие по полярности со знаком заряда электрода) с различной плотностью поверхностных зарядов. Гетерозаряд обусловлен, прежде всего, ориентационной дипольной поляризацией, а также микроскопическими неоднородностями и ионной электропроводимостью диэлектрика. Образование гомозаряда связано с тем, что при высоких напряжениях вследствие искрового пробоя воздушного зазора заряды переходят с электрода на образец полимера. Электретный эффект в твердых диэлектриках имеет объемный характер. В так называемом незакороченном состоянии электрет все время находится в электрическом поле, в результате чего происходит рассасывание объемного заряда. При плотном закорачивании электрета его внутреннее поле равно нулю [58, гл. I]. Время жизни электрета зависит от электропроводности как его самого, так и среды, а также от качества закорачивания. Поскольку возникновение электретного состояния связано с поляризацией и ориентацией, ему должно сопутствовать существенное увеличение оптической анизотропии. При кратковременной поляризации полимеров (в частности, ПММА) их оптическая анизотропия практически не проявляется. После резкого возрастания оптической анизотропии в интервале времен от 3 до 6 ч дальнейшее увеличение времени поляризации практически не повышает анизотропию, что свидетельствует о завершении ориентации. [c.253]

В зависимости от напряженности электрического поля можно получать из одного и того же вещества гомо- и гетероэлектреты (совпадающие и не совпадающие по полярности со знаком заряда электрода) с различной плотностью поверхностных зарядов. Гетерозаряд обусловлен прежде всего ориентационной дипольной поляризацией, а также микроскопическими неоднородностями и ионной электропроводностью диэлектрика. Образование гомозаряда связано с тем, что при любых напряжениях вследствие искрового пробоя воздушного зазора заряды переходят с электрода на образец полимера. [c.193]

Было обнаружено, что при поляризации образца цеолита в сильном постоянном электрическом поле образец остается поляризованным и после отключения внешнего источника поля, если температура образца достаточно низка. Поверхность образца, обращенная к аноду, оказывается заряженной положительно (электрет обладает гомозарядом). Величина гомозаряда не зависит от того, охлаждается ли образец в электрическом поле или напряжение было приложено к уже охлажденному образцу. Б этом случае мы имеем дело с элект-роэлектретным эффектом, подобным тому, который наблюдался в работе [1]. [c.98]

Рис. 2. Зависимость величины гомозаряда (неааштриховаыные прямоугольники) от величины и знака приложенного напряжения (заштрихованные прямоугольники)

Различают электреты с гомо- и гетерозарядом (рис. 9). Если эффективная плотность заряда аэфф имеет тот же знак, что и знак заряда на близлежащем при поляризации электроде или знак бомбардирующих поверхность диэлектрика частиц при изготовлении электрета, то в электрете преобладает гомозаряд (рис, 9,а). Если же знак Оэфф противоположен знаку заряда на соответствующем электроде, то в электрете преобладает гетерозаряд (рис. 9,6). Гетерозаряд может получаться при изготовлении термоэлектретов и фотоэлектретов, но с течением времени и в этих случаях может происходить переход от гетеро-к гомозаряду. Электроэлектреты, радиоэлектреты, короноэлектреты имеют, как правило, гомозаряд с момента изготовления. Гомозаряд может возникнуть только за счет переноса заряжен- [c.34]

В работах Губкина, Гросса, Свеина [20, с. 149—154] была развита модель электретного состояния, которая учитывала изменение гетерозаряда с течением времени за счет релаксации остаточной поляризованности и изменение гомозаряда за счет удельной проводимости (рис. 9,в). В простейшем случае [c.35]

Термоэлектризация может быть обусловлена образованием гетерозаряда как за счет дипольной поляризации (в полярных полимерах), так и за счет объемно-зарядовой поляризации Ose (в частности, эффекта Максвелла — Вагнера нри смещении носителей в пределах отдельных участков или слоев диэлектрика). С другой стороны, за счет разрядов в воздушном зазоре и в результате инжекции через контакт с электродами образуется гомозаряд Ог- В простейшем случае можно показать, что накоп- [c.191]

В действительности скорость процесса деполяризации пленочных полимерных электретов с гомозарядом в сильной степени зависит от характера контакта между электродами и электретом. Если электроды из свинцовой фольги прижимались к поверхности электрета под давлением 0,15 МПа, то такой контакт был достаточно плотным и обеспечивал высокую проводимость на границе раздела электрет — электрод. При этом наблюдался весьма быстрый спад электретной разности потенциалов у изготовленных электронным облучением или в коронном разряде электретов из пленок ПЭТФ и ПТФЭ. Наличие изолирующих прокладок из ПТФЭ резко замедляет спад электретной разности потенциалов. [c.202]

Сравнение рассчитанной по (205) зависимости эффективной плотности поверхностного заряда а.,фф = еяо Уэ//г от толп1,ины оставшейся части электрета с экспериментально полученной зависимостью СГэфф = /(- ) позволяет убедиться в том, что даже для электретов из карнаубского воска вклад замороженной поляризации близок к нулю как гомозаряд, так и гетерозаряд обусловлены носителями, захваченными на ловушках. К сожалению, в случае электретов из полимерных диэлектриков такая методика пока не применялась, хотя современная техника позволяет удалять слои толщиной до 5 мкм. [c.207]

Совместная релаксация поляризационной и зарядовой составляющих электретного эффекта. В тех случаях, когда сушествен-ный вклад в электретный эффект может вносить остаточная поляризация Рз, обусловливающая гетерозаряд Оз, одновременно присутствует обычно и гомозаряд Стл. Взаимодействие остаточной поляризации Рз и образованного свободными носителями гомозаряда Ог рассматривал еще. 4дамс (1927 г.), затем Свенн [c.217]

В адрес феноменологической теории электретов уже был высказан ряд критических замечаний. В частности, эта теория оказывается несостоятельной при описании релаксации заряда в случае плотного контакта электрета с электродами, когда 7е 0 в этом случае заряд электрета а должен был бы практически немедленно исчезнуть, что пе наблюдается на опыте. Далее, в феноменологической теории Свеина, Губкина не учитывается тот факт, что гомозаряд в пленочных полимерных электретах располагается не на поверхности, а на некоторой глубине 0,5—5,0 мкм. Наконец, в исходных уравнениях теории не учтена зависимость Рз от напряженности ноля в электрете. [c.218]

Уайсман и Фистер [118] развили теорию Гросса и подтвердили ее, найдя, что сохраняющаяся объемная поляризация некоторых диэлектриков может быть представлена как линейная функция внешнего поля и экспоненциальная функция времени. Опытным путем эти исследователи показали, что для некоторых диэлектриков эффекты гомозаряда и гетерозаряда могут линейно складываться, но только не в случае люсита (полиметилметакрилата). [c.656]

Иногда подобные вещества классифицируются в соответствии с тем, имеют ли они гомозаряды, гетерозаряды, поверхностные заряды или вообще не имеют постоянных зарядов [98]. Эта классификация с точки зрения теории Гросса, развитой Уайсманом и Фистером [118], почти не имеет смысла, так как все твердые тела, способные обладать поверхностным зарядом и объемной поляризацией (т. е. все твердые изоляторы), дают электретный эффект, хотя часто он проявляется слишком быстро или слишком медленно и его нельзя измерить с помощью обычных приборов. [c.656]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология