Файл: Доценко Н.С. Долговечность элементов радиоэлектронной аппаратуры (влияние влаги).pdf

схема которого приводится иа рис. 20, б. Расчет для tg б такой

мума угла потерь во времени при некоторой величине сопротив­

мы не сделаем большой ошибки, принимая величину С2 постоян­ ной, так как послойное увлажнение, приводящее к созданию неоднородных слоев в диэлектрике, особенно существенно в пер­ вые моменты времени, т. е. когда диэлектрик увлажняется в срав­ нительно небольшой толщине. Поэтому, если небольшое увели­ чение этого увлажненного слоя уже приводит к заметному из­ менению R и Сі, то величина С2 меняется при этом незначительно. Таким образом, рассматриваем теперь tg б как функцию R и Сг . Графическое представление суммарного воздействия на tg б диэлектрика величин Сх п R, являющихся функцией времени выдержки испытуемого материала во влажной атмосфере и полу­ ченное расчетным путем, дает рис. 21, а. Подобные же законо­ мерности обнаружены и при опытном исследовании схемы—эк­ вивалента рис. 21, б. Эти рисунки убедительно показывают, что появление максимума в зависимости tg б = / (т) при увлажнении диэлектрика можно объяснить послойным увлажнением. Раз­ личные зависимости tg б = f (т) для различных толщин иссле­ дуемого материала (рис. 19) объясняются различными соотно­ шениями между изменяющимися в зависимости от времени вы­ держки во влажности величинами R, Сг и С2, поскольку эти со­ отношения и определяются толщиной исследуемого материала. При некоторых соотношениях между Сх и С2 начинает сказы­ ваться на величину tg б изменение емкости С2, причем ее воз­ растание во времени приводит к уменьшению tg б. Этим можно

85

объяснить появление второго максимума во временной зависимо­ сти tg б от увлажнения образца (рис. 19).

Описанное явление обычно встречается при высокой отно­ сительной влажности у эластичных материалов с осмотическим механизмом сорбции и небольшим коэффициентом диффузии воды через материал. В этом случае в наружных слоях материала растворяется заметное количество влаги, но дальнейшее ее рас­ пространение внутрь материала протекает довольно медленно, и таким образом создаются благоприятные условия для образо­ вания неоднородных диэлектриков с послойным увлажнением.

Рис. 21. Зависимость tg б резины от величины R и С2, получен­ ная: а — расчетным путем; б — при исследовании эквивалент­ ной схемы. Штриховой линией показана область влияния С2 (рис. 20)

=88 пф

На рис. 22, а приведены зависимости lg p^, tg 6 и в от времени воздействия тропической влажности (98%-ная о. в. и температура 40° С) для эскапона. Как видно из приведенных данных, после 30 суток пребыва­ ния в тропических условиях эскапон сохраняет первона­ чальные электрические параметры. Действие воды на электрические свойства лаковой пленки ЛЭ-16, изго­ товленной на основе эскапона, иллюстрируется зависи­ мостями, приведенными на рис. 22, б. Как видно из этих зависимостей, электрические характеристики эскапонового лака под действием воды меняются незначительно.

Следует отметить, что неполярные органические диэ­ лектрики являются гидрофобными материалами и имеют наибольший из всех материалов краевой угол смачива­ ния. Поэтому поверхностное сопротивление этих диэ­

86

лектриков мало меняется в атмосфере высокой влажно­ сти и остается всегда достаточно высоким. На рис. 23 приведены зависимости удельного поверхностного со-

а)

б)

Рис. 22. Влияние воды на электрические свойства: а —эска­ лопа; б — лаковой пленки ЛЭ-16

1 « Igâ; 2 - е; 3 - lg ру; 4 - £пр

противления неполярных диэлектриков от времени пре­ бывания в условиях 98%-ной о. в. Установившееся зна­ чение поверхностного сопротивления наступает примерно после 2-часового пребывания образцов в условиях 98%-ной о. в. или любой другой влажности.

87

В табл. 12 приводятся для ряда неполярныхдиэлектриков величины удельного поверхностного сопротив­ ления при о. в. 0% и о. в. 98%, а также величины крае­ вых углов смачивания.

Приведенные результаты исследования влияния ув­ лажнения на электрические свойства неполярных диэ­ лектриков позволяют сделать вывод, что влага мало

Рис. 23. Зависимость lg ps = f (т) в условиях 98%-ной о. в.

1 — для ф торопласта-4; 2 — для полистирола; 3 — для полиэтилена

влияет на электрические свойства этих материалов. Что же касается влияния влаги при высоких частотах, то здесь определяющим фактором является структура ма-

Таблица 12

Величины краевых углов смачивания и предельные значения поверхностного сопротивления некоторых органических неполярных материалов

88

териала, особенно плотность его упаковки. Наличие пустот в структуре материала облегчает возможность проникновения влаги в толщу диэлектриков и опреде­ ляет форму распределения ее в диэлектрике в равно­ весно-увлажненном состоянии.

9. Влияние влаги на электрические характеристики органических полярных диэлентриков

Исследование влияния влаги на электрические ха­ рактеристики полярных материалов показывает, что структура материала и в этом случае играет определяю-

щую роль. Полярный полимер с плотно упакованными цепями макромолекул, каким является фторопласт-3, не поглощает влаги, а потому и не изменяет своих элек­ трических характеристик в процессе нахождения в ус­ ловиях высокой влажности.

Однако при исследовании полиметилметакрилата на­ блюдаются другие зависимости. Количество сорбиро­ ванной им влаги достигает значительной величины. Од­ нако ввиду довольно плотной упаковки, по-видимому, для него характерна форма распределения влаги в виде уединенных сферических включений, поэтому на элек­ трических характеристиках сорбированная влага ска­ зывается незначительно. На рис. 24 и 25 приведены за­ висимости lg рѵ = f (т) й tg б = / (Am) для полиметил­

метакрилата в условиях нахождения в 98%-ной о. в. Как видно из приведенных зависимостей, удельное объемное сопротивление практически не изменилось, а tg б несколько увеличился с увеличением количества поглощенной влаги.

89