Активные диэлектрики: электреты

Электрет — это диэлектрик, длительно создающий в окружа­ющем пространстве электростатическое поле за счет предвари­тельной электризации или поляризации. Таким образом, электре­ты являются аналогами постоянных магнитов.

В зависимости от способа формирования заряда различают термоэлектреты, фотоэлектреты, радиоэлектреты, электроэлектре­ты, трибоэлектреты.

Термоэлектретами принято называть электреты, получаемые охлаждением расплавленного или нагретого диэлектрика в сильном электрическом поле. После охлаждения диэлектрика в электрическом поле подвижность полярных молекул или свобод­ных зарядов резко уменьшается, и диэлектрик может длительно сохранять сформированную остаточную поляризацию и заряды (рис. 14.6, а).

Фотоэлектреты получают из материалов, обладающих фотопроводимостью (сера, сульфид кадмия, сульфид цинка и др.), при совместном воздействии электрического поля и световой энер­гии. С окончанием воздействия световой энергии носители разно­именных зарядов оказываются «замороженными» у противополож­ных сторон диэлектрика, который становится электретом (рис. 14.6, б). Фотоэлектреты при условии их хранения в темноте спо­собны удерживать заряды в течение нескольких месяцев.

Радиоэлектреты получают воздействием на диэлектрик радиоактивного излучения (ускоренных заряженных частиц). В результате ударной ионизации поверхностного слоя или внедре­ния в поверхностный слой диэлектрика ускоренных заряженных частиц поверхность диэлектрика оказывается заряженной (рис. 14.6, в).

Электроэлектреты получают воздействием на диэлек­трик только электрического поля при комнатной температуре. В зазоре между электродом и диэлектриком (рис. 14.6, г)свобод­ные носители заряда (ионы и электроны), ускоренные полем, бом­бардируют поверхность диэлектрика, создавая тем самым заряженный поверхностный слой.

Трибоэлектретами называют электреты, получаемые кон­тактной электризацией, т. е. трением двух диэлектриков. Образова­ние поверхностного заряда объясняется различной работой выхода электронов. При плотном контакте двух диэлектриков электроны диэлектрика с меньшей работой выхода переходят в диэлектрик с большей работой выхода (рис. 14.6, д).

Электреты из органических материалов условно можно разбить на две группы.

К первой группе относят электреты, полученные из природных смол (канифоль, шеллак, янтарь) и их смесей, а также электреты из сахара, асфальта, эбонита, слюды, молиметилметакрилата и др. Вре­мя жизни не более 1 года. Практического применения в настоящее время не имеют.

Ко второй группе относят электреты из тонких органических полимерных пленок. Пленочные элек­треты применяют в качестве мембран в микрофонах, в вибропреобразователях и прочих устройствах подобного типа.

К неорганическим электретам в первую очередь от­носят электреты из керамики, ситаллов и различных стекол, например кварцевого, малощелочных боросиликатных и др.

Электреты (независимо от способа получения) представляют собой источники постоянного электрического поля, в качестве ко­торых они могут быть использованы в различных приборах. Элек­треты применяют при изготовлении электростатических вольтмет­ров, элементов электрической памяти, дозиметров проникающей радиации. Фотоэлектреты применяют для световой записи инфор­мации на диэлектрическую пленку (подобно записи на магнитную пленку).

Основные виды жидких диэлектриков

Электропроводность жидких диэлектриков обусловлена переме­щением ионов, возникающих в результате диссоциации молекул самой жидкости и примесей, а также перемещением заряженных частиц примеси — молионов.

Электропроводность жидких диэлектриков в большой степени зависит от их чистоты. В качестве загрязнений можно рассматри­вать воду либо другие посторонние жидкости, а также различные твердые частицы, находящиеся во взвешенном состоянии: волокон­ца, пылинки и пр. Все эти загрязнения обусловливают появление в жидкости так называемой молионной электропроводности, на­кладывающейся на электропроводность, присущую чистому диэлектрику. Очистка жидких диэлектриков от содержащихся в них примесей заметно повышает их удельное сопротивление, однако полностью удалить примеси из жидкого диэлектрика невоз­можно.