介电系数和介质损耗角正切的测试

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1、第二節介電系數和介質損耗角正切的測試一・介電系數和介質損耗角正切的物理意義1.介電系數的物理意義：在物理學中學習關于電容的知識時，曾講過平行板電容器電容的大小与它兩個板的有效面積、板間距离及電介質种類有關.設有如圖2-16的平行板電容器，其有效面積為A,板間距离為h,實驗和理論都証實此A平行板電容器的電容：C=E-huh圖2-16式中的£就是電間所充電介質的介電系數。如果二電間所充為真空，其電容又稱為几何電容，即大小只与電几何條件有關，其真電A1容Co=£o—式中的叫真空介電系數勺=——xlO-,o=O.O8854xlO-,o}J/米h3.

2、6兀A如果二間所充為某一介質，其電容為Cv=-式中叫電介質的介電系數。h將上述電容器在施加等電壓U時填充某种電介質時的電容Cx与施加同一電而其間為真空時的電容6之比，叫做該种電介質的相對介電系數£「即:或£()由上式可見，電介質的相對介電系數無單位，真空的相對介電系數為1o理論和實踐証明，任何電介質的相對介電系數為£.>1,這是由于介質化現象造成的。£厂在宏觀上反映材料儲存電能的本領，其值越大，儲存電能的本領越大。1.介質損耗角正切的物理意義：在電工學里，對于一個純電容電路如圖2-17(a)2-17(a)(b)所示。Ic(a)Ir(b)2-

3、18如果將一個電容与純電阻并聯如圖2-18(a),則由流過電阻的電電流I与電容電流I合成的總電流Ic超前電壓U的相位不再是90°,而是屮，這個角比90°小6角，如圖2J8(b)所

4、的能量越大，其關系如下式：功率損耗：P=IRU=U/cosip=UIctg6=l^cuCtg6式中的外加電壓U及其頻率都是外部條件，結构的電容C与電极形狀有關(當然与填充介質的£「有關)，唯有是因介質材料決定的。因此，習慣上將這個&角叫介質損耗角，自然g就叫介質損耗角正切。工程上常說的材料的“損耗”并非指P而是指©J。二、測量介電系數和介質損耗角正切的意義：1.覆銅箔板的主要用途是制造印制線路板，現在也有用來制造印制電路元件的，一般都是在較低壓和較高頻率下使用，因為功率損耗P二UcjCtg,且U和少都是電壓的特性，要減少P或保証P不超過允許

5、的值，必須嚴格控制©和tg6,使其盡可能地小。從為了提高電子電路，盡可能減少各電子元件間的寄生電容和各線路間的分布電容來看，也必須盡量選擇£低的材料。但是對于設計制造一定的印制線路板無件來說，£的高低固然有一定的要求，更重要的是要求覆銅箔板基材的£必須有好的一致性。2.覆銅箔板基材的£和，在很大程度上取決于原材料、半成品的含雜質狀況以及壓制過程的固化程度等工藝狀況o例如目前國產玻璃布因為其原料玻璃球以及熱淨化無鹼程度內大部分生產線未的限制，要由此制造出tg6在0.025以下的覆銅箔板是很困難的。又如采取淨化防塵措施，也將嚴重地影響成品tgd

6、的提高。因此，在工控制及生產改造評价、材料評价中，測量£和S有重要的意義。1.不同結构的材料£和tg5有很大的差异，所以通過£和tg6的測量，可以研究材料的結构。另外，材料的熱擊穿、含濕量、老化性等，也可以在£和tg6的變化上反映出來。因此還可以通過£和g的測量揭示材料某些性能的內在聯系。［參考內容］影響£T2/9表示£隨著頻率增大而呈階梯狀下降趨勢。2-20表示£隨溫度增加而出現峰值，而且頻率增大時，這個峰向高溫方向移動，且峰值下降。2-21表示tg6隨頻率增大而出現峰值，而且當溫度升高時，此峰向高頻方向移動。圖2-22表示tg5溫度升高

7、時也出現峰值，而且當頻率增大時，此峰向高溫方向移動圖2-23.2-24表示在同時存在由介質化和電導引起的介質損耗時©旷与頻率和溫度的關系。三、測量£和tg5的方法原理簡介：測量£和以施加到試樣上電壓的頻率可分為低頻下、工頻下、高頻下、超高頻下的測量；以被測介質可分為气体、液体、固体材料的測量；以測試線路原理為電橋法、諧振法等；以電系統可分為二電极、三電极系統、接触電极法、不接触電极法等等。對于覆銅箔板，一般測試頻率要求在1MHz以下，雖然其屬固体材料，但薄型覆銅箔板和非薄型的在測試技術上區別很大，至于測試方法和電极，上述諸法均可使用。1.£

8、的一般測量原理：不管采用什么方法，一般測量£厂都是測量規定試樣在一定頻率下的Cx然后根据£r=Cx/C{}計算：對于一套固定的電极來說，因小是定值，上述分式還可簡化，只要用儀器測