Анализ основных свойств диэлектрических материалов

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Владимирский государственный университет

Кафедра конструирования и технологии РЭС

Лабораторная работа №6

Анализ основных свойств диэлектрических материалов

по дисциплине "Материаловедение и материалы электронных средств"

Владимир 1999

Цель работы: изучение электрических свойств диэлектрических материалов и их стабильности под действием внешних факторов.

1.  Методические указания.

Для всех диэлектриков характерен процесс поляризации. В зависимости от вида заряда, расстояния, на которое он может перемещаться, времени, затрачиваемую на поляризацию, различают четыре механизма: электронная, ионная, дипольная, миграционная поляризации. В зависимости от влияния напряженности электрического поля на значение относительной диэлектрической проницаемости материала все диэлектрики подразделяют на линейные диэлектрики с безинерционными механизмами поляризации (электронной, ионной) и с замедленными, или релаксационными, механизмами поляризации (дипольной, миграционной, в том числе ионно-релаксационной и электронно-релаксационной) и нелинейные диэлектрики. Для нелинейных диэлектриков кривая зависимости заряда конденсатора имеет вид петли гистерезиса. Линейные диэлектрики можно подразделить на несколько групп: неполярные, полярные, ионные соединения.

Значение относительной диэлектрической проницаемости вещества, характеризующие степень его поляризуемости, в первую очередь определяются механизмами поляризации и в большей мере зависит от агрегатного состояния вещества, температуры, частоты. Зависимость относительной диэлектрической проницаемости от частоты называется диэлектрической дисперсией. Диэлектрическую проницаемость сложных твердых диэлектриков, представляющих собой смесь химически невзаимодействующих друг с другом компонентов при не очень большом различии значений их диэлектрических проницаемостей, можно определить на основании уравнения Лихтенеккера. В случае хаотического распределения обоих компонентов (например, в керамике) уравнение Лихтенеккера имеет вид

где e, e₁, e₂ – относительные диэлектрические проницаемости смеси и отдельных компонентов соответственно; А и В – объемные концентрации компонентов, А+В=1.

Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости сложного диэлектрика

где a_e1 и a_e2 – температурные коэффициенты диэлектрической проницаемости компонентов.

Поляризационные процессы смещения зарядов в веществе, протекая во времени до момента установления равновесного состояния, вызывают появление поляризационных токов, или токов смещения в диэлектриках. Токи смещения при различных видах замедленной поляризации называют абсорбционными токами. Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов, а также инжекция их из электродов приводят к возникновению небольших токов сквозной электропроводности. Полная плотность тока в диэлектрике, называемого током утечки, представляет собой сумму плотностей токов абсорбционного и сквозного. После завершения процессов поляризации через диэлектрик протекает только сквозной ток. Сквозная электропроводность изоляционных материалов зависит от агрегатного состояния вещества, а также внешних факторов