《電介質(zhì)陶瓷》PPT課件

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1、電介質(zhì)陶瓷一、相關(guān)概念電介質(zhì)在電場下的極化介電常數(shù)介電常數(shù)的溫度系數(shù)介質(zhì)損耗++++++++導(dǎo)體內(nèi)電場強度外電場強度感應(yīng)電荷電場強度靜電平衡：當(dāng)導(dǎo)體中的電荷不動，從而使導(dǎo)體內(nèi)部電場分布不隨時間變化，則稱此時的導(dǎo)體達到了靜電平衡。++++++靜電平衡條件：（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點處的電場強度為零；（2）導(dǎo)體表面處的電場強度的方向,都與導(dǎo)體表面垂直.即：和∥其中為導(dǎo)體表面的法向矢量+++++++金屬球放入后電力線發(fā)生彎曲電場為一非均勻場尖端放電現(xiàn)象+++++++++注意導(dǎo)體表面電荷分布與導(dǎo)體形狀以及周圍環(huán)

2、境有關(guān).帶電導(dǎo)體尖端附近電場最強帶電導(dǎo)體尖端附近的電場特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即尖端放電.尖端放電現(xiàn)象尖端放電會損耗電能,還會干擾精密測量和對通訊產(chǎn)生危害。然而尖端放電也有很廣泛的應(yīng)用，如目前尖端放電及相應(yīng)的靜電技術(shù)已應(yīng)用到控制作物的生長、農(nóng)產(chǎn)品的保鮮和貯存等。尖端放電現(xiàn)象的利與弊靜電場對介質(zhì)的作用一、電介質(zhì)的極化電介質(zhì)：指在通常條件下導(dǎo)電性能極差的物質(zhì)（相對導(dǎo)電性好的導(dǎo)體而言，電介質(zhì)就是絕緣介質(zhì)，通常稱為絕緣體,。禁帶寬度高達4－5ev(半導(dǎo)體1ev)從介質(zhì)內(nèi)部的

3、結(jié)構(gòu)來分，可分為極性分子電介質(zhì)和非極性分子電介質(zhì)兩類。極性分子電介質(zhì)：分子中的正負電荷中心不重合，每一分子可視為一個等效的電偶極子，即每一分子都具有固定的電偶極矩。非極性分子電介質(zhì)：在介質(zhì)內(nèi)部，分子中的正負電荷中心重合，即每一分子不存在等效的電偶極矩＋＋＋＋————對于極性分子電介質(zhì)的內(nèi)部機制，如圖所示：無外場時有外電場時+++---對于非極性分子電介質(zhì)的內(nèi)部機制，如圖所示：無外場時有外電場時電介質(zhì)在外電場的作用下，介質(zhì)內(nèi)部的正、負電荷總量依然相等，表現(xiàn)為中性。但在介質(zhì)外表面上卻出現(xiàn)了只有正電荷或負

4、電荷的電荷層，由于這種電荷并不能象導(dǎo)體中的自由電荷那樣可以用傳導(dǎo)的方式引走，因此稱之為極化電荷或束縛電荷。圖中的為感應(yīng)電偶極矩在外電場作用下，電介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。電極化強度：單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和。如用表示電極化強度矢量，表示電介質(zhì)中某一體積ΔV內(nèi)某分子（第i個分子）的電偶極矩，則可列成：(4—45)如令，即得電介質(zhì)中某一點的電極化強度：（4—46）電極化強度的單位為：庫侖?米-2（記作C?m-2）實驗表明，對于各向同性的電介質(zhì)，其中每一點的電極化強度與該點的電場強

5、度成正比，且方向相同，可表示為：其中，稱為電極化率，它為一個由電介質(zhì)材料決定的常量。++++----ΔSσ′電介質(zhì)極化電子極化離子極化轉(zhuǎn)向計劃＋＋正負離子發(fā)生相對位移產(chǎn)生電偶極聚R為原子半徑一般為的2－5倍有永久偶極矩，通過轉(zhuǎn)向與電場取向一致－－－－－－－－－+++++++－－－－－－－－－+++++++極化平行板電容器兩極板間充滿電介質(zhì)時，電容器的電容為：由此比較可得，平行板電容器兩極板間沒有電介質(zhì)和充滿電介質(zhì)時，電場與電場、電容與電容之間的關(guān)系為：其中：（4—59）可見，平行板電容器的電容只與自

6、身的幾何尺寸與電介質(zhì)材料有關(guān)。兩極間為真空時此球形電容器的電容當(dāng)兩極間充滿相對介電常數(shù)為的電介質(zhì)時的電容：對于多相電介質(zhì)，如果各方向與電場平行，則多相電介質(zhì)的介電常數(shù)可表示為：如果各方向與電場垂直，則多相電介質(zhì)的介電常數(shù)可表示為：介電常數(shù)的溫度系數(shù)介質(zhì)損耗介電常數(shù)是溫度的函數(shù)。根據(jù)介電常數(shù)與溫度的關(guān)系可將電子陶瓷分為三類：鐵電陶瓷：介電常數(shù)與溫度呈強烈的非線性關(guān)系非鐵電陶瓷：介電常數(shù)與溫度呈強烈的非線性關(guān)系反鐵電陶瓷描述介電常數(shù)溫度特性的參量電能轉(zhuǎn)化熱能單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱為電介質(zhì)的損耗。

7、漏導(dǎo)損耗（用電介質(zhì)的損耗因數(shù)F決定）極化損耗電絕緣陶瓷基本要求：1、高體電阻率2、低介電常數(shù)3、介質(zhì)損耗小4、機械強度高5、化學(xué)穩(wěn)定性好分類氧化物非氧化物氧化物氧化鋁氧化鎂非氧化物氮化物多元系統(tǒng)陶瓷高鋁瓷（氧化鋁—氧化硅系）99、95、75瓷鎂質(zhì)瓷（氧化鎂—氧化鋁—氧化硅系）電容器陶瓷當(dāng)代電子技術(shù)向著高頻方向發(fā)展，只有陶瓷電容器才能在千兆赫以上頻率范圍內(nèi)有效地發(fā)揮作用。溫度補償電容器，可保證在環(huán)境溫度變化的情況下，也能正常工作。近年來，電子元件朝著輕薄和小型化發(fā)展，對電容器的要求則為增加電容器每單位

8、體積的電容量，多層陶瓷電容器以大容量、小體積而適應(yīng)了這一趨勢。分類非鐵電類盡可能高的介電常數(shù)損耗角正切要小比體積電阻要高高介電強度,避免意外擊穿在高頻、高溫高壓及其他惡劣環(huán)境中工作可靠，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性非鐵電類陶瓷材料非鐵電類陶瓷材料包括金紅石基、鈦酸鹽基、錫酸鹽基和鈮酸鹽基陶瓷材料：金紅石基材料可制成高頻溫度（熱）補償型陶瓷電容器；鈦酸鹽基材料包括鈦酸鈣、鈦酸鎂陶瓷材料；錫酸鹽基材料包括錫酸鈣、錫酸鋇、錫酸鍶等陶瓷材料；鈮酸鹽材料包括鈮鉍鎂系和鈮鉍鋅系等陶瓷材料。