固体誘電体の比体積抵抗と表面抵抗

固体サンプルの検査 誘電、電流の流れについて基本的に考えられる 2 つの経路、つまり、特定の誘電体の表面上とその体積を通る経路を区別することが可能です。この観点から、表面抵抗と体積抵抗の概念を使用して、これらの方向に電流を流す誘電体の能力を評価することができます。

バルク抵抗 これは、直流電流がその体積を流れるときに誘電体が示す抵抗です。

表面抵抗 — これは、誘電体の表面に直流電流が流れるときに誘電体が示す抵抗です。表面抵抗率とバルク抵抗率は実験的に決定されます。

誘電体の体積固有抵抗の値は、直流が向かい合う 2 つの側面を流れると仮定すると、その誘電体で作られた一辺の長さが 1 メートルの立方体の抵抗に数値的に等しくなります。

誘電体のバルク抵抗を測定したいと考え、実験者は立方体誘電体サンプルの反対側に金属電極を貼り付けます。

電極の面積はSと等しくされ、サンプルの厚さはhとされます。実験では、電極は保護金属リングの内側に設置されますが、測定精度に対する表面電流の影響を排除するために必ず接地されます。

電極とガード リングがすべての適切な実験条件に従って設置されると、定電圧 U が校正された定電圧源から電極に印加され、3 分間保持され、誘電体サンプルの分極プロセスが確実に完了します。

次に、DC 電圧源を切断せずに、電圧計と微小電流計を使用して電圧と順電流を測定します。次に、誘電体サンプルの体積抵抗率は、次の式を使用して計算されます。

体積抵抗はオーム単位で測定されます。

電極の面積は既知で S に等しく、誘電体の厚さも既知で h に等しく、体積抵抗 Rv が測定されたばかりなので、体積抵抗率を求めることができます。次の式を使用して、誘電体 (オーム * m で測定) を求めます。

誘電体の表面抵抗率を求めるには、まず特定のサンプルの表面抵抗率を求めます。この目的のために、長さ l の 2 つの金属電極が、それらの間の距離 d でサンプルに接着されます。

貼り合わせた電極に定電圧源からの定電圧Uを印加し、試料の分極が終了する程度に3分間保持し、電圧計で電圧を、電流計で電流を測定します。 。

最後に、次の式を使用して表面抵抗 (オーム) を計算します。

さて、誘電体の比表面抵抗を見つけるには、電流が誘電体の側面に取り付けられた電極間に流れる場合、それが特定の材料の正方形の表面の表面抵抗に数値的に等しいという事実から進める必要があります。この広場。この場合、比表面抵抗は次のようになります。

表面抵抗はオーム単位で測定されます。

誘電体の固有表面抵抗は誘電体材料の特性であり、誘電体の化学組成、現在の温度、湿度、およびその表面に印加される電圧に依存します。

誘電体表面の乾燥は大きな役割を果たします。サンプルの表面にある最も薄い水の層は、かなりの導電性を示すのに十分ですが、この層の厚さによって異なります。

表面の導電率は主に、誘電体の表面に存在する不純物、欠陥、水分によって決まります。多孔質および極性の誘電体は、他の誘電体よりも湿気の影響を受けやすくなります。このような材料の比表面抵抗は、硬度値と誘電濡れ接触角に関係します。

以下の表は、接触角が小さいより硬い誘電体が湿潤状態での比表面抵抗率が低いことを示しています。この観点から、誘電体は疎水性と親水性に分類されます。

無極性誘電体は疎水性であり、表面がきれいであれば水に濡れません。このため、このような誘電体は湿気の多い環境に置かれても表面抵抗はほとんど変化しません。

極性およびほとんどのイオン性誘電体は親水性であり、濡れ性があります。親水性誘電体が湿った環境に置かれると、その表面抵抗が減少します。濡れた表面にはさまざまな汚染物質が付着しやすく、これも表面抵抗の低下に寄与する可能性があります。

中間誘電体もあり、これにはラフサンなどの弱極性材料が含まれます。

湿った断熱材を​​加熱すると、温度が上昇するにつれて表面抵抗が上昇し始めることがあります。絶縁体が乾燥すると抵抗が低下する場合があります。低温は、同じ材料が濡れているだけの場合と比較して、乾燥状態の誘電体の表面抵抗が 6 ～ 7 桁増加する原因となります。

誘電体の表面抵抗を高めるために、彼らはさまざまな技術的方法に頼っています。たとえば、誘電体の種類に応じて、サンプルを溶媒または沸騰した蒸留水で洗浄したり、十分な高温に加熱したり、耐湿性ワニスや釉薬で覆ったり、保護シェルやケースに入れたりすることができます。等。