玻璃电导率的测量方法及介绍
发布时间： 2021-03-17 09:11:45 点击： 1830
玻璃的电导率介绍
玻璃材料在不同的状态下，电导率表现差异，常温下和高温下的性质截然不同，下面就这特性做如下分析：
固体硅酸盐玻璃一般具有优异的电绝缘性,属于典型的电介质。但是,再好的电介质,也能通过一定的电流(电介质的电导率小于10-100-1.cm-1).按机理不同,物质中的电流传导分为离子导电和电子导电两种。
绝大多数硅 酸盐玻璃电介质,属于离子导电。在离子导电的情况下,电流由 Me+传导,Me2+阳离子也参与传导,但所占比例小得多,而阴离子除F-外,极少参与传导。
没有事实说明固体硅酸盐玻璃中的Me3+阳离子和02-阴离子参与了电流传导.含一种阳离子的玻璃,比电导率用下株式表示:x=aFckzkuk(0-1.cm-1)(4-30)式中a-一极化团的离解度;F-一法拉第常数;C-一玻璃中阳离子含量,mol/cm3;z一阳离子电荷;u一阳离子运动的绝对速度,cm/(s.V).只有在半导体玻璃中,包括硫属化物玻璃、 无碱玻璃和某些含过渡元素氧化物的碱金属氧化物玻璃,电子导电才起重要作用。值得指出,玻璃在固态和熔融态电导率变化的规律是不同的,应理解成它们与成分有不同的关系。
按照J.T.李特尔顿(Littleton)和K.C.叶甫斯特洛皮也夫的资料,熔融玻璃的离子电导率与熔体黏度7有关,服从下式:X"7=常数(4-31)式中,n为该玻璃与温度无关的常数。关系式(4-31) 意味着,温度升高时,黏度降低比电导率升高的程度要快,其差值保持恒定。
玻璃表面电阻率和体积电阻率：
此式在玻璃高黏度区(107~1013Pa·s)或低黏度区(《103Pa·s)是正确的,但两者有不同的常数n。 而在中间区,指数n是变化的.电介质的温度稳定性以比电阻等于100M0.cm,即1080·cm 的温度TK-100表征。
在分析固态玻璃的电性质时,除体积电导率外,还必须考虑表面电导率。D在玻璃表面存在水化膜、低于100~120"C的温度范围内;
2.在玻璃表层可与周围气体介质进行氧化-还原反应的条件下;
3.在玻璃制品表面有人为的半导体膜、绝缘膜及透光膜的情况下,表面电导率较大,甚至有举足轻重的作用。表面比电导率x和表面比电阻率o.是指边长1cm的正方表面上的电导率(电阻率)。
当温度低于100'C时,潮湿空气中,玻璃的表面电导率比体积电导率大得多.表面电导率主要取决于玻璃的组成、空气的湿度和温度。 温度和湿度增加,表面电阻率增加。
玻璃的表面状态对表面电导率影响很大。玻璃表面涂层是改变玻璃表面电导率的方法。 如采用涂覆憎水层(如有机硅化合物、石蜡等)可降低玻璃表面导电性; 表面涂覆具有半导体性质的氧化物或金属薄膜可增加玻璃表面电导性。
如果不特别说明,下面讨论的是体积电性质。关于玻璃的导电机理,可从过程的活化能值推断。活化能U。(见式p=A,e)玻璃体积电阻率p及电流传导机理之间存在统计平均关系,即在P200c和T平衡条件中,氧化物玻璃发生电子导电的活化能值比阳离子导电时小。
图4-6示出阳离子导电区和电子导电区的统计平均界线。 硫属化物玻璃和氟化物玻璃不存在这种界线。玻璃的电导率与其化学组成、温度及热力史有关。碱金属氧化物对玻璃电导率影响特别显著,存在混合碱效应。
引人少量Al2O3时,形成[AlO4],电阻率降低,较多引入时,形成[AIOs],电阻率升高.当B203为[BO4]时,电阻率升高,当B203为[BO3]时,电阻率降低,高场强,高配位的离子如Y3+,La3+等填充在网络空隙中,阻碍了金属离子的移动,使电导率降低.电导率随温度的升高而增加,Tg以下,玻璃的结构相对稳定,可用下式表示:lgK=A-B/T(4-32)Tg~T.以上,玻璃结构的质点发生了重排,离子的电导活化能不再保持常数,上式不再适用.T以上,可用下株式表示:B1lgk=A1-元e(4-33)A1,B1,a1是与玻璃组成有关的常数。
在电真空工业中,常用TK-100(即电阻率为100M·cm时所需温度)来衡量玻璃的电绝缘性.TK-100越高,玻璃的电绝缘性越好。热处理对玻璃的电导率有很大的影响,离子导电的玻璃经淬火后其电导率较退火玻璃高,玻璃微晶化后能大大提高其电绝缘性,提高程度与析出晶相的种类及玻璃相的组成有关。
此外,分相也会影响玻璃的电导率,但不同的分相结构,影响也不同。
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