Методические указания к лабораторному практикуму для студентов специализации "Физика металлов". Попова И.А - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

21
Перешедшие в окисный слой под действием поля ионы металла далее
перемещаются к границе "оксид - электролит", где вступают в реакцию с
ионами электролита , обеспечивая увеличение толщины слоя.
В этих предположениях выражение для скорости роста толщины ок-
сидного слоя имеет вид
dt
dx
=ν
kT
aEqW
Ne
−
−
0
, /2/.
где :
X - толщина оксидного слоя,
t – время образования слоя,
N - число ионов металла на 1 см
2
его поверхности ,
ν - частота колебаний ионов на поверхности металла по направлению
нормали к ней,
V - объём оксидного слоя, содержащий 1 ион металла ,
a - половина ширины барьера,
E - напряженность электрического поля в оксидном слое,
q - заряд иона металла ,
k - постоянная Больцмана ,
T - абсолютная температура.
С другой стороны, согласно закону Фарадея, для скорости роста
толщины оксида можно получить выражение:
dt
dx
=λ
j
FnZ
M
⋅
⋅
⋅
ρ
, /3/
где :
F - число Фарадея,
M - молекулярный вес оксида ,
ρ - плотность оксида ,
nZ - валентность реакции,
λ - эффективность /к.п.д./ реакции.
0бъединяя формулы /2/ и /З/, можно получить для плотности ионного
тока выражение :
kT
aEqW
ejj
−
−
=
0
0
. /4/
Поскольку входящие в выражение /З/ параметры зависят от металла и
его окисла , экспериментально это выражение в функции напряжённости
электрического поля имеет вид:
BE
Aej = , /5/
где А и В - константы.
Таким образом, для обеспечения постоянной плотности ионного тока
необходимо поддерживать постоянство напряженности поля. Однако , 
                                                    21
П е р е ш е дш и е в о ки сный сло й по д де йстви е м по ля и о ны ме та лла да ле е
пе р е ме щ а ю тся к гр а ни це "о кси д - эле ктр о ли т", где вступа ю тв р е а кци ю с
и о на ми эле ктр о ли та , о б е спе чи ва я уве ли че ни е то лщ и нысло я.
       В эти х пр е дпо ло ж е ни ях выр а ж е ни е для ско р о сти р о ста то лщ и ныо к-
си дно го сло я и ме е тви д
                                         W0 − aEq
                             dx      −
                                            kT
                                =νNe                    ,           /2/.
                             dt

      где :
       X - то лщ и на о кси дно го сло я,
       t – вр е мя о б р а зо ва ни я сло я,
       N - чи сло и о но в ме та лла на 1 см2 е го по ве р х но сти ,
       ν- ча сто та ко ле б а ни й и о но в на по ве р х но сти ме та лла по на пр а вле ни ю
но р ма ли к не й,
       V - о б ъём о кси дно го сло я, со де р ж а щ и й 1 и о н ме та лла ,
       a - по ло ви на ш и р и ныб а р ье р а ,
       E - на пр яж е нно стьэле ктр и че ско го по ля в о кси дно м сло е ,
       q - за р яд и о на ме та лла ,
       k - по сто янна я Бо льцма на ,
       T - а б со лю тна я те мпе р а тур а .
      С др уго й сто р о ны, со гла сно за ко ну Ф а р а де я, для ско р о сти р о ста
то лщ и ныо кси да мо ж но по лучи тьвыр а ж е ни е :
                              dx        M
                                 =λ ⋅         ⋅ j,                 /3/
                              dt      nZρ ⋅ F
          где :
            F - чи сло Ф а р а де я,
            M - мо ле куляр ный ве с о кси да ,
            ρ - пло тно стьо кси да ,
            nZ - ва ле нтно стьр е а кци и ,
            λ - эффе кти вно сть/к.п.д./ р е а кци и .
      0б ъе ди няя фо р мулы/2/ и /З/, мо ж но по лучи тьдля пло тно сти и о нно го
то ка выр а ж е ни е :

                                             W0 − aEq
                                         −
                              j = j0 e          kT
                                                            .      /4/
      П о ско льку вх о дящ и е в выр а ж е ни е /З/ па р а ме тр ы за ви сято тме та лла и
е го о ки сла , экспе р и ме нта льно это выр а ж е ни е в функци и на пр яж ённо сти
эле ктр и че ско го по ля и ме е тви д:
                             j = Ae BE ,                            /5/
       где А и В - ко нста нты.
       Т а ки м о б р а зо м, для о б е спе че ни я по сто янно й пло тно сти и о нно го то ка
не о б х о ди мо по дде р ж и ва ть по сто янство на пр яж е нно сти по ля. Одна ко ,

Страницы