Электреты - диэлектрики ,длительное
время сохраняющие поляризованное состояние после снятия внеш. воздействия, вызвавшего
поляризацию, и создающие элек-трич. поле в окружающем пространстве (электрич.
аналоги пост, магнитов). Если вещество, молекулы к-рого обладают дипольным моментом,
расплавить и поместить в сильное электрич. поле, то его полярные молекулы частично
выстроятся по полю. При охлаждении расплава в электрич. поле и последующем выключении
поля в затвердевшем веществе поворот этих молекул затруднён и они длит, время
сохраняют преимущественную ориентацию (от нескольких дней до многих лет). Первый
Э. был таким методом изготовлен M. Егучи (M. Eguchi) в 1922.
Остаточная поляризация может быть получена также
в кристаллич. веществе за счёт ориентации в поле т. н. квазидиполей (две вакансии противоположного знака, примесный ион - вакансия и т. п.) или за счёт скопления
носителей заряда вблизи электродов. При изготовлении Э. в диэлектрик могут переходить
носители заряда из электродов или межэлектродного промежутка. Носители могут
быть созданы и искусственно, напр. облучением электронным пучком. Существуют
др. гипотезы о природе электретного эффекта, учитывающие, напр., захват носителей
заряда на ловушки и взаимодействие между остаточной поляризацией и свободными
носителями.
Э. могут быть получены практически из любых диэлектриков:
органических, напр. полимерных (политетрафторэтилен, полипропилен, поликарбонат,
полиметилметакри-лат и др.); неорганических - как монокристаллических (кварц,
корунд и др.), так и поликристаллических (керамика, ситаллы и др.), а также
из стёкол. Наиб. стабильны Э. из плёночных фторсодержащих полимеров - политетрафторэтилена
и его производных, напр, из сополимера тет-рафторэтилена с гексафторпропиленом.
Стабильные Э. получают, нагревая, а затем охлаждая
диэлектрик в сильном электрич. поле (термоэлектреты), освещая в сильном электрич.
поле (фотоэлектреты), радиоакт. облучением (радиоэлектреты), поляризацией в
сильном электрич. поле без нагревания (электроэлектреты) или в магн. поле (магнетоэле-ктреты),
при застывании органич. растворов в электрич. поле (криоэлектреты), механич.
деформацией полимеров (механоэлектреты), трением (трибоэлектре-ты), действием
поля коронного разряда (короноэлект-реты).
Все Э. имеют стабильный поверхностный заряд. Разность потенциалов U и суммарной заряд плоского Э. q (на единицу площади) определяются соотношениями
Здесь
-толщина
пластины, 
-плотность
объёмного заряда,
-диэлектрич.
проницаемость.
-остаточная
поляризация,
-плотности
поверхностных зарядов (с обеих сторон пластины).
Накопление заряда в полимеоных Э. характеризуется
экспоненц. законом
изменения
где
время релаксации
обратно
пропорц. плотности тока зарядки, а стационарное значение
определяется
режимом зарядки (напряжением на коронирующем электроде и регулирующей сетке
для короноэлектретов, энергией бомбардирующих электронов при зарядке электронным
пучком или напряжением на электродах при зарядке в электрич. поле).
При всех трёх методах зарядки получаются Э. с
гомоза-рядом, знак к-рого совпадает со знаком бомбардирующих частиц или со знаком
прилегающего к поверхности электрода. Как правило, носители заряда разных знаков
концентрируются у противоположных сторон пластины (плёнки), так что в целом
она электронейтральна (q = О). Однако при достаточно высоких темп-pax
и при поляризации в сильном электрич. поле может образовываться и гетеро-заряд,
чаще всего за счёт скопления у электродов носителей, поступающих из объёма диэлектрика,
знак заряда к-рых противоположен знаку заряда на электродах.
Со временем у Э. наблюдается уменьшение заряда,
обычно более быстрое в первое время после изготовления. В дальнейшем заряды
Э. меняются незначительно в течение длит. времени. При комнатной температуре временная
стабильность Э. высока (напр., у Э. из политетрафторэтилена время жизни Э. ~
102-104 лет). С ростом температуры время жизни экспоненциально
уменьшается. Увеличение влажности окружающей среды (особенно в присутствии пыли,
аэрозолей и др.), воздействие ионизирующей радиации и т. п. ускоряют релаксацию
зарядов Э. Релаксация заряда в полимерных Э. зависит от характера контакта их
с электродами. При плотном контакте направление тока разрядки соответствует
движению носителей заряда в тонких приэлектродных слоях к электродам.
Э. применяют как источники пост. электрич. поля (элек-третные микрофоны и телефоны, вибродатчики, генераторы слабых перем. сигналов, электрометры, электроста-тич. вольтметры и др.), а также как чувствит. датчики в дозиметрах, устройствах электрич. памяти; для изготовления барометров, гигрометров и газовых фильтров, пьезодатчиков и др. Фотоэлектреты используют в электрофотографии.
|
|
 |
