электреты

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. закономизменениягде время релаксацииобратно пропорц. плотности тока зарядки, а стационарное значениеопределяется 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 темп-ре временная стабильность Э. высока (напр., у Э. из политетрафторэтилена время жизни Э. ~ 10²-10⁴ лет). С ростом темп-ры 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.

Лит.: Фридкин В. M., Желудев И. С., Фотоэлектреты и электрофотографический процесс, M., 1960; Борисова M. Э., Койков С. H., Полимерные электреты, в кн.: Электрические свойства полимеров, под ред. Б. И. Сажина, 3 изд., Л., 1986; JIущейкин Г. А., Полимерные электреты, 2 изд., M., 1984; Губкин A. H., Электреты, M., 1978; Электреты, под ред. Г. Сесслера, пер. с англ.. M., 1983. A. H. Губкин. С. H. Койков.

   <<      Предметный указатель      >>