Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
отверстия, высверленные в графите, вставляются серебряные (или
платиновые) штифты диаметром 1 мм с приваренными к ним точечной сваркой
серебряными (или платиновыми) проводами диаметром 0,3 мм. В одно из
отверстий нижнего диска помещалась измерительная термопара хромель-
алюмель. Измерительные и термопарные провода изолируются друг от друга
при помощи тонких керамических трубок и через специальные электровводы
без разрыва выводятся из ячейки к разъемам. Направляющие и опорный диски
выполнены из ультрафарфора. Остальные детали сделаны из нержавеющей стали
12X1SH10T.
Для удобства измерений все провода коммутированы в одном блоке.
Сопротивление проводов в ячейке не превышало 0,3 Ом, а сопротивление
изоляции было не ниже 1012 Ом. Измерительная ячейка позволяет работать
как в вакууме 1{Г*-10"5 мм рт. ст., так и в атмосфере инертного газа,
очищенного от следов кислорода и воды.
ЛИТЕРАТУРА
L Иванов-Шиц А,К., Боровков B.C., Фадеев ВТ., Баскаков В.А. Установка для
измерений проводимости твердых электролитов в широком интервале
температур. - М., 1977.9 с. - Дел. ВИНИТИ* № 3002-77.
2. Мурин ИЛ Процессы образования и переноса дефектов в бинарных пищдах
элементов I-TV групп: Докт. дис. Л., 1983.
147
ТОКИ ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОВОДИМОСТИ
§ 13. Вольт-амперные характеристики электрохимических ячеек
При изучений ТЭЛ основное внимание уделяется явлениям, связанным с
разупорядочением ионной подрешетки* Вместе с тем в отличие от систем с
жидкими электролитами, где переносом тока электронами в объеме раствора
практически всегда можно полностью пренебречь, токи, формируемые
электронными носителями в системах с СИП, несмотря на их малую величину,
могут играть важную роль (здесь и далее под электронными носителями
подразумеваются как собственно электроны, так и положительно-заряженные
электронные вакансии - "дырки")*
Кроме того, существует целый ряд СИП, в которых электронная составляющая
проводимости сопоставима с ионной или даже превосходит ее. Такие
материалы, называемые смешанными электронно-ионными проводниками,
начинают все активнее использоваться в разнообразных электронных
устройствах* Поэтому зачастую появляется задача увеличения электронной
проводимости материала, уже обладающего ионной проводимостью.
Следовательно, можно говорить, что ионная проводимость отражает
электролитический аспект супернонных материалов, а электронная- их
полупроводниковый харак-тер [1,2],
Дальнейшее рассмотрение носит феноменологический характер, что тем не
менее позволяет дать адекватное описание многих явлений.
При наложении электрического поля на ячейку, содержащую СИП, через нее
будет протекать ток, причем в зависимости от свойств СИП, материала
электродов и условий эксперимента наблюдаемый ток в большей или меньшей
степени будет связан с электронными носителями*
Рассмотрим стационарные электронно-дырочные токи. Если СИП является
диэлектриком (т.е* находится в "обычном" состоянии, так что его ионная
проводимость тоже мала), то зависимость электронного тока jc] от внешнего
напряжения V определяется выражениями из теории токов, ограниченных
объемным зарядом* Картина качественно меняется, если СИП находится в
суперионном состоянии* В таких условиях большое число подвижных ионов
экранирует внешнее поле и в глубине образца поле практически отсутствует
(т.е* все падение напряжения происходит в области пространственного
заряда, размер которой порядка характеристической длины дебаевского
радиуса экранирования)*
13.1. Поляризационный метод Хебба-Вагнера
Пусть ЭХЯ собрана с одним обратимым (по отношению к токопроводящим ионам
в СИП и электронным носителям) электродом Mi и вторым электродом М3,
индифферентным к подвижным ионам, но пропускающим электронный ток:
м,!сип|м2.
1------1--->* (А)
О L
В зависимости от знака заряда подвижных ионов катодом (анодом)
служит либо Мь либо
Мз* Примерами ЭХЯ могут быть системы
(-) Ag | Ag,RbIs 1 Pt< +) и ( + )Р(газ) | PbF,! Pt(-),
148
Платиновый блокирующий ионы электрод в первом случае служит анодом, но
втором-катодом. Во второй ячейке используется газовый электрод* Газовые
электроды содержат электрически активный элемент в свободном состоянии в
виде газа* Они изготовляются на электропроводной индифферентной основе
(обычно из платины или углерода), выполняющей роль материала-носителя,
который насыщается газом* Такие электроды именуют по названию как
обратимого потенциалообразующего элемента (кислородные, фторные), так и
инертного материала (платиновые, угольные).
Рассмотрим для определенности СИП с подвижными однозарядными катионами,
электронами и дырками. Плотность электронного тока (Д|), протекающего
через ячейку типа А, при наложении разности потенциалов V определяется
феноменологическим соотношением
М - ["?>eednjdx + eneuedyldx] + [D^dn^dx + erwttfkpfdx]. (1)
Здесь ф - электрический потенциал, ue ft> De h - соответственно
подвижность и коэффициент диффузии электронов и дырок* Подчеркнем, что
