Состав носителей зарядов в твердых диэлектриках

Установление вида электропроводности (электронная, ионная или же смешанная), а также знака и химического состава ионов в случае ионной электропроводности представляет значительный интерес.

Эта задача может быть решена по методу, предложенному Тубандтом. Рассмотрим схему опыта, поставленного им при изучении электропроводности йодистого серебра.

Рис. 5‑12 Схема опыта Тубандта. /, 2 и 3 — таблетки из AgJ; анод (+) — Ag, катод (-) — Pt

Из порошка AgJ были отпрессованы три таблетки, которые плотно складывались друг с другом и помещались между платиновым катодом и серебряным анодом (Рис. 5‑12). Перед опытом тщательно взвешивались первая и третья таблетки вместе с соответствующими электродами, а также вторая таблетка. Затем через систему длительно пропускался постоянный ток, после чего проводилось новое взвешивание. Если ток в исследуемом веществе обусловлен движением положительных ионов, то ионы из первой таблетки будут переходить в третью, при этом вес первой таблетки будет уменьшаться, а третьей — возрастать. Если ток обусловлен движением отрицательных ионов, то, наоборот, ионы будут переходить из третьей таблетки в первую и вес третьей таблетки будет убывать, а первой — возрастать. В обоих случаях вес второй таблетки останется неизменным. При чисто ионной электропроводности увеличение веса одной из таблеток (в пределах ошибок измерения) в точности должно соответствовать уменьшению веса другой таблетки. В случае электронной электропроводности веса всех таблеток останутся неизменными. Для AgJ наблюдалось выполнение закона Фарадея, т. е. существовала пропорциональность между массой выделившегося при электролизе вещества (серебра) и количеством электричества, прошедшим через систему. Таким образом, из этих опытов можно было установить, что электропроводность AgJ ионная и что носителями тока являются только положительные ионы серебра.

Обычно с целью получения заметного изменения веса первой и третьей таблеток необходимо пропускать большие количества электричества, для чего приходится заметно повышать температуру исследуемых образцов. При этом, однако, возникают трудности, связанные с приэлектродными явлениями, в частности с образованием дендритов. В этом случае, как и в случае электропроводности, когда носителями тока являются ионы обоих знаков, метод проверки закона Фарадея остается тем же, но схема опыта несколько усложняется.