Elektreter

En elektret  är ett dielektrikum som bibehåller ett polariserat tillstånd under lång tid efter avlägsnandet av en yttre påverkan, vilket ledde till polariseringen (eller laddningen) av denna dielektrikum, och skapar ett kvasi-konstant elektriskt fält i det omgivande rummet . Elektreter upptäcktes 1919 av den japanske fysikern Yoguchi [1] . Ett stort antal material som används, metoder för yttre påverkan, tekniska metoder för att skapa ett polariserat tillstånd i dielektrika bestämmer mångfalden av manifestationer av elektreteffekten i dem.

Moderna idéer om elektreteffekten bygger på två typer av laddningar i dielektrikum - hetero- och homoladdning.

Heteroladdningen beror på elektrisk polarisering i volymen av dielektrikum på grund av dipolernas orientering , jonisk (eller elektronisk) polarisering, såväl som förskjutningen av rymdladdningen . I detta fall är den negativa laddningen av elektreten koncentrerad vid anoden , positiv vid katoden , och det resulterande elektriska fältet är motsatt i riktning mot polarisationsfältet.

Homoladdning beror på injiceringen av laddningsbärare från elektroderna in i dielektrikumet och deras lokalisering i centra för infångning eller rekombination av elektroner och hål (på energifällor) av olika karaktär. I detta fall är en bunden negativ laddning belägen vid katoden, och en bunden positiv laddning är belägen vid anoden, och det resulterande fältet har samma riktning som det polariserande. Ovanstående fällor är energinivåerna för att fånga injicerade laddningsbärare i bandgapet hos en dielektrikum eller halvledare .

Det finns flera sätt att göra elektreter. De flesta av dem är baserade på det faktum att dielektrikumet placeras i ett elektriskt fält och utsätts för ytterligare fysisk verkan, vilket minskar dipolrelaxationstiden eller påskyndar migrationen av laddade partiklar. Beroende på typen av fysisk påverkan finns det termiska ( uppvärmning av ett ämne), elektro ( elektriskt fält ), foto ( ljus ), magneto ( magnetfält ), radio ( joniserande strålning ) och andra elektreter. Elektrettillståndet kan också uppstå utan att ett externt elektriskt fält appliceras på dielektrikumet, till exempel från mekanisk deformation (mekanoelektreter), när dielektrikumet laddas i fältet för en koronaurladdning (koronaelektreter), när polymerer är upphettas i kontakt med elektroder gjorda av olika metaller (metall-polymerelektreter), under elektrifieringsfriktion ( triboelektreter), under påverkan av glödurladdningsplasma . Elektreteffekten är inneboende i ferroelektrik (ferroelektrik), vävnader i en levande organism (bioelektrik). Vid fixering av dipoler och förskjutna joner orienterade i ett elektriskt fält med kemiska medel, till exempel genom vulkanisering , erhålls kemoelektriska ämnen.

Den viktigaste egenskapen hos elektreter, bestämd experimentellt, är den effektiva ytladdningstätheten ( , C / m 2 ), lika med skillnaden mellan homo- och heteroladdningar. En annan parameter som kännetecknar elektreternas egenskaper är laddningsrelaxationstiden ( tiden för laddningen att minska med en faktor e ). Livslängden för en elektret är den tidsperiod under vilken materialet behåller sina elektretegenskaper. För olika polymerer är det 3 - 10 år.

Applikation

Det finns flera traditionella tillämpningar för elektreter. De används som element:

Anteckningar

  1. ↑ G. Sessler. Elektreter . - Moskva: "Mir", 1983. - S.  5 .

Litteratur