Файл: Балыгин, И. Е. Электрические свойства твердых диэлектриков.pdf

наблюдается снижение. Это обстоятельство указывает на более сложную зависимость t g 6 = /(£ ) и на совсем другой механизм

рис. 4-4. Здесь же приводится и зависимость e — f(t). По-видимому, значительная доля диэлектрических потерь у Т-150 вызывается релаксационным механизмом. Для сравнения там же (рис. 4-4) приведена зависимость tgö = /(/) для образцов из ультрафарфора (УФ-46). Из кривой 1 видно, что максимум tgö у Т-150 приходится на температуру ~210° С, а при t ~ 325° С зафиксирована точка перегиба.

Из изложенного можно сделать вывод, что каждый радиокера-

5 9

4-2. Изменение tg б у радиокерамических материалов

при дополнительном смещающем электрическом поле

Явление диэлектрических потерь предполагает определенное смещение заряженных частиц и повороты диполей у диэлектриков. В случае ионизации в газовых порах за полпериода приложен­ ного напряжения заряженные частицы осаждаются на стенках и создают поле обратного направления. В следующий полупериод поэтому условия ионизации облег­ чаются. Если за один полупериод затормозить перемещение заряжен­ ных частиц, то в отношении общих потерь должны произойти опреде­ ленные изменения и, как можно

предполагать, не всегда в сторону уменьшения, особенно там, где действуют упругие силы. Подобного рода ограничения для смеща­ ющихся заряженных частиц при анализе данных об изменениях tgö могут дать добавочную информацию.

Исходя из этих соображений, автором была предложена соот­ ветствующая схема измерений tgö (рис. 4-5). В мост Шеринга включен высоковольтный трансформатор 2, разделительный кон­ денсатор 6 и высоковольтный вентиль 3. Напряжение выпрями­ тельного устройства (15 /де) можно изменять от нуля. Конден­ сатор 6 (С= 1 мкф) разделял высоковольтные трансформаторы. Таким путем на переменное напряжение моста можно было на­ кладывать постоянное. Конденсатор 6 также сглаживал неравно­ мерность однополупериодного выпрямления.

Предварительные опыты показали, что выпрямительная уста­ новка в схеме моста не вносит неточности в измерения. Это можно

6 0

видеть из табл. 4-4 [4-3]. Форма образцов, у которых производи­ лись измерения 'tg б по схеме на рис. 4-5, была такой же, как и на рис. 4-1. Напряженность моста при измерениях (50 гц) не меня­ лась и равнялась 0,6 кв/мм, а напряженность смещающего посто­ янного поля Е' изменялась в пределах 0,9-1-9 кв/мм.

На рис. 4-6 приводятся кривые изменения величин tgö у об­ разцов из корундовой керамики (УФ-46) при различных напря­

ной напряженности Е оставались неизменными, а при увеличении Е' возрастали. В случае повышенных температур наблюдалась более сложная зависимость tgö = f(£')- При сравнительно неболь­ ших Е' значения tgö уменьшались, а потом увеличивались.

ностях, но постоянном электрическом поле Е' возрастания tgö не наблюдалось. Из этого можно сделать вывод, что при постоян­ ном напряжении интенсивность ионизационных процессов весьма мала. При температурах больше 163°С и Д '>3,04-4,0 кв/мм tgö несколько возрастает. Следовательно, в данном случае повышен­ ная температура и электрическое поле активизировали смещение

новых заряженных частиц.

Начальное снижение tgö при температурах 250-4-300°С можно так же, как и в § 4-1, объяснить захватом некоторого количества заряженных частиц акцепторными центрами в черепке. Возможно, что степень закрепления при этом была небольшой и в случае уве­ личения Е' эти захваченные частицы снова делались активными.» При такой же напряженности переменного электрического поля

61

(50 гц) малоподвижные заряженные частицы за время одного полупериода (0,01 сек) были не в состоянии заметно перемес­ титься.

В принципе такие же кривые, как на рис. 4-6, получены и для радиостеатита Б-17. При /~350°С значения tg 6 сравнительно круто снижались в диапазоне £'=0,34-3 кв!мм, а при больших Е' начинали возрастать. Установлено, что значения tg б также не зависят от Е' в температурном диапазоне 264-180° С. Примерно то же зафиксировано и у образцов из муллитовой керамики (РФ). В области />150° С у этого материала tgö при увеличении Е' не­ сколько возрастал, но от напряженности переменного электриче­ ского поля не зависел.

Здесь снова может быть выдвинут тот же довод о малом вре­ мени действия поля в одном направлении и вместе с тем напра­ шивается вопрос о влиянии длительности приложения постоянного смещающего напряжения. У образцов же из РФ значения tgö от длительности действия Е' = 2,4 кв/мм за время 1—20 мин не ме­ нялись.

Как показали измерения по схеме на рис. 4-5, на величину tgö образцов из рутиловой керамики Т-80 смещающее постоянное на­ пряжение не оказывает влияния, но лишь до температуры 90° С.

диэлектрические потери у этого керамического материала от на­ пряженности переменного (50 гц) электрического поля почти не зависят в температурном диапазоне 244-216° С. На основании этих данных можно было предполагать, что на величину tg б должно оказывать влияние время приложения смещающего постоянного напряжения. Поэтому измерения tgö были произведены при неиз­ менной напряженности смещающего поля £ ' = 3,0 кв/мм и такой же неизменной переменной напряженности измерительного моста, но длительность действия Е' изменялась в диапазоне 14-20 мин. Полученные кривые приведены на рис. 4-7. Судя по этим кривым, значения tgö действительно начинают возрастать даже при 90°С, а в случае /=124°С за первые 10 мин диэлектрические потери, ви­ димо, увеличились до возможного при данных условиях предела.

Можно полагать, что при наложении постоянного напряжения в диэлектрике возникает как бы междуслойная поляризация с об­ разованием объемных зарядов или в объеме, или около электро­ дов. При таких сравнительно небольших температурах электроны, перемещаясь, закрепляются на дефектах в кристаллических ячей­ ках и в том числе на поверхностных уровнях или, вообще, на поверхностях раздела этих ячеек и стекловидных прослоек. По­ добного рода поляризация сопровождается диэлектрическими по­ терями. Из теории для двухслойного конденсатора [4-4] известно, что

62

где Ti и %г— постоянные времени для первого и второго слоев,

63