1tom098

5. MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE

198

zmianę rezystywności. Na przykład rezystywność dwutlenku wanadu V0₂, po przekroczeniu temperatury 68°C, ulega prawie skokowemu zmniejszeniu z 10 ¹ do 10 ⁵ Q m. Dzięki wprowadzeniu takich domieszek, jak np. Ge, Sn i Fe, można regulować temperaturę przemiany w stosunkowo szerokich granicach (w praktyce: — 20-t- -i-90’C).

5.4.7. Luminofory

Luminofory są to mieszaniny związków chemicznych, które wykazują lumincscencję pod wpływem zarówno fal elektromagnetycznych, jak i strumienia elektronów. Luminoforami powleka się wewnętrzne powierzchnie świetlówek, rtęciówck, kineskopów, oscyloskopów itp.

Znana jest obecnie duża liczba nieorganicznych związków luminescencyjnych. W skali przemysłowej produkuje się kilkadziesiąt luminoforów o różnych właściwościach spektralnych. Przez odpowiedni dobór składników mieszanki luminescencyjncj można korygować rozkład widmowy źródła światła. W latach 80. w sprzedaży rynkowej pojawiły się luminofory zawierające pierwiastki ziem rzadkich. Luminoforom tym przypisuje się duże zastosowanie w związku z rozwojem świetlówek zwartych (kompaktowych), które rozszerzają możliwość wykorzystania lamp fluorescencyjnych jako zamienników żarówek [5.210].

5.5. Materiały elektroizołacyjne

5.5.1.    Wybrane pojęcia

Dielektryki slabopolarne są to dielektryki, których przenikalność elektryczna względna jest mniejsza lub równa 3; dielektryki o większej przenikalności względnej noszą nazwę polarnych.

Ferroelektryk jest to dielektryk charakteryzujący się nieliniową zależnością indukcji elektrycznej od natężenia pola elektrycznego i mający bardzo dużą przenikalność elektryczną względną.

Rezystywność skrośna (oporność właściwa skrośna) wyrażana w tl-cm dotyczy wyłącznie przewodnictwa wewnątrz dielektryka i odnosi się liczbowo do 1 cm² powierzchni elektrod i 1 cm grubości próbki.

Rezystywność powierzchniowa (oporność właściwa powierzchniowa) wyrażana w Q odpowiada rezystywności powierzchni dowolnego kwadratu, którego dwa przeciwległe boki stanowią elektrody.

Układ izolacyjny to zespół materiałów elektroizolacyjnych o właściwościach, wymiarach i kształtach dostosowanych do spełnienia wymaganej funkcji w określonej części lub całości urządzenia elektrycznego.

Izolacja elektryczna to zespół materiałów elektroizolacyjnych, które zapewniają utrzymywanie wymaganej różnicy potencjałów pomiędzy wszystkimi częściami urządzenia elektrycznego.

5.5.2.    Podział materiałów elektroizolacyjnych

Do materiałów elektroizolacyjnych zalicza się gazy (dielektryki gazowe), ciecze (dielektryki ciekle) i materiały stale (dielektryki stałe), których rezystywność w warunkach normalnych (w temperaturze 20'C, przy wilgotności 65% i ciśnieniu 0,133 MPa) jest większa lub równa 10¹² D cm.

5.5.3.    Właściwości materiałów elektroizolacyjnych

5.53.1. Właściwości elektryczne

Teoria przewodzenia prądu w dielektrykach została opracowana w sposób wyczerpujący jedynie dla rozrzedzonych gazów. Ogólnie można stwierdzić, że udział w przewodnictwie 53-

biorą zarówno elektrony, jak i jony. Procesy rekombinacji zachodzące przy elektrodach ,_w miarę upływu czasu od chwili doprowadzenia napięcia) są niekiedy przyczyną zmniejszania sie koncentracji swobodnych nośników' w dielektryku. Zjawisko to, obserwowane zwłaszcza ^■'dielektrykach ciekłych nosi nazwę czyszczenia elektrycznego.

W gazach, w których obecność ładunku jest wynikiem zewnętrznego działania jonizującego, przebieg prądu przewodzenia jest nieliniowy już nawet w słabych polach elektrycznych. W cieczach dielektrycznych i jednorodnych dielektrykach stałych wartość natężenia pola, povvvżej której przebieg prądu przewodzenia traci charakter liniowy, wynosi w zależności od materiału 10³h- 10⁴ kV/cm. Wartość niższa dotyczy materiałów niejednorodnych zawierających zanieczyszczenia jonowe. Konduktywność cieczy dielektrycznych i dielektryków stałych wzrasta ze wzrostem temperatury.

W przypadku wielu dielektryków (w ograniczonym zakresie temperatur) zależność rezystywności skrośnej od temperatury wyraża wzór

w którym: A i a — stałe; T— temperatura bezwzględna.

W skali półlogarytmicznej zależność lgp_s od odwrotności temperatury bezwzględnej jest linią prostą (rys. 5.10). Odwrotność temperaiury na osi odciętych jest odkładana w kierunku przeciwnym do wzrastającej wartości, a zatem zwrot osi a- odpowiada wzrostowi temperatury. Skala temperatury jest jednak nierównomierna.

Rys. 5.10. Przykład charakterystyki rezystywności skrośnej Q, dielektryka stałego w funkcji odwrotności temperatury (skala temperatury l/Tnieliniowa), wg [5.22]

1 — przy występowaniu jednego rodzaju nośnika ładunku, 2 przy występowaniu kilku rodzajów nośnika ładunku. 3 przy oddziaływaniu wilgoci w temperaturach niższych

Często na skutek wpływu wilgoci zmienia się przebieg charakterystyki w zakresie niższych temperatur. Woda jako czynnik dysocjujący, dyfundując w głąb materiału powoduje zwykle znaczny wzrost koncentracji ładunków swobodnych, co pociąga za sobą zmniejszenie rezystywności. Wskutek tego rezystywność nic osiąga wartości wynikających z ekstrapolacji charakterystyki zdjętej przy wyższych temperaturach.

Inną przyczyną zagięcia charakterystyki lgp_s = <p(\/T) może być różnorodność nośników ładunków, a ściślej mówiąc, ich różna energia aktywacji. Zmiany koncentracji bywają wywołane również zmianami struktury, zachodzącymi w materiale pod wpływem" temperatury. Rezystywność wzrasta np. w miarę postępującego utwardzania "materiałów termoutwardzalnych, lecz przy przejściu utwardzonej żywicy z fazy szklistej w fazę elastyczną występuje charakterystyczne zagięcie charakterystyki lgp_s = tp(l/T).

Rezystywność materiałów ciekłych i stałych w bardzo dużym stopniu zależy od zanieczyszczeń, a zwłaszcza zanieczyszczeń takimi związkami, które albo same ulegają dysocjacji (tzw. zanieczyszczenia jonowe), albo dysocjację wywołują, jak np. woda. Decydujący wpły w na wartość rezystywności powierzchniowej wywiera wilgotność otaczającego powietrza. Istotnymi parametrami w tym przypadku są zarówno gładkość i stopień czystości powierzchni, jak i hydrofobowość materiału. W celu uzyskania powtarzalności w yników pomiarów należy zachować te same warunki w zakresie wilgotności i taki sam układ elektrod.

Pomiar rezystywości natrafia nieraz w praktyce na duże trudności ze względu na długi czas