《电介质陶瓷》PPT课件

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1、电介质陶瓷一、相关概念电介质在电场下的极化介电常数介电常数的温度系数介质损耗++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度静电平衡：当导体中的电荷不动，从而使导体内部电场分布不随时间变化，则称此时的导体达到了静电平衡。++++++静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.即：和∥其中为导体表面的法向矢量+++++++金属球放入后电力线发生弯曲电场为一非均匀场尖端放电现象+++++++++注意导体表面电荷分布与导体形状以及周围环

2、境有关.带电导体尖端附近电场最强带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即尖端放电.尖端放电现象尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通讯产生危害。然而尖端放电也有很广泛的应用，如目前尖端放电及相应的静电技术已应用到控制作物的生长、农产品的保鲜和贮存等。尖端放电现象的利与弊静电场对介质的作用一、电介质的极化电介质：指在通常条件下导电性能极差的物质（相对导电性好的导体而言，电介质就是绝缘介质，通常称为绝缘体,。禁带宽度高达4－5ev(半导体1ev)从介质内部的

3、结构来分，可分为极性分子电介质和非极性分子电介质两类。极性分子电介质：分子中的正负电荷中心不重合，每一分子可视为一个等效的电偶极子，即每一分子都具有固定的电偶极矩。非极性分子电介质：在介质内部，分子中的正负电荷中心重合，即每一分子不存在等效的电偶极矩＋＋＋＋————对于极性分子电介质的内部机制，如图所示：无外场时有外电场时+++---对于非极性分子电介质的内部机制，如图所示：无外场时有外电场时电介质在外电场的作用下，介质内部的正、负电荷总量依然相等，表现为中性。但在介质外表面上却出现了只有正电荷或负

4、电荷的电荷层，由于这种电荷并不能象导体中的自由电荷那样可以用传导的方式引走，因此称之为极化电荷或束缚电荷。图中的为感应电偶极矩在外电场作用下，电介质表面出现极化电荷的现象称为电介质的极化。电极化强度：单位体积内分子电偶极矩的矢量和。如用表示电极化强度矢量，表示电介质中某一体积ΔV内某分子（第i个分子）的电偶极矩，则可列成：(4—45)如令，即得电介质中某一点的电极化强度：（4—46）电极化强度的单位为：库仑•米-2（记作C•m-2）实验表明，对于各向同性的电介质，其中每一点的电极化强度与该点的电场强

5、度成正比，且方向相同，可表示为：其中，称为电极化率，它为一个由电介质材料决定的常量。++++----ΔSσ´电介质极化电子极化离子极化转向计划＋＋正负离子发生相对位移产生电偶极聚R为原子半径一般为的2－5倍有永久偶极矩，通过转向与电场取向一致－－－－－－－－－+++++++－－－－－－－－－+++++++极化平行板电容器两极板间充满电介质时，电容器的电容为：由此比较可得，平行板电容器两极板间没有电介质和充满电介质时，电场与电场、电容与电容之间的关系为：其中：（4—59）可见，平行板电容器的电容只与自

6、身的几何尺寸与电介质材料有关。两极间为真空时此球形电容器的电容当两极间充满相对介电常数为的电介质时的电容：对于多相电介质，如果各方向与电场平行，则多相电介质的介电常数可表示为：如果各方向与电场垂直，则多相电介质的介电常数可表示为：介电常数的温度系数介质损耗介电常数是温度的函数。根据介电常数与温度的关系可将电子陶瓷分为三类：铁电陶瓷：介电常数与温度呈强烈的非线性关系非铁电陶瓷：介电常数与温度呈强烈的非线性关系反铁电陶瓷描述介电常数温度特性的参量电能转化热能单位时间内因发热而消耗的能量称为电介质的损耗。

7、漏导损耗（用电介质的损耗因数F决定）极化损耗电绝缘陶瓷基本要求：1、高体电阻率2、低介电常数3、介质损耗小4、机械强度高5、化学稳定性好分类氧化物非氧化物氧化物氧化铝氧化镁非氧化物氮化物多元系统陶瓷高铝瓷（氧化铝—氧化硅系）99、95、75瓷镁质瓷（氧化镁—氧化铝—氧化硅系）电容器陶瓷当代电子技术向着高频方向发展，只有陶瓷电容器才能在千兆赫以上频率范围内有效地发挥作用。温度补偿电容器，可保证在环境温度变化的情况下，也能正常工作。近年来，电子元件朝着轻薄和小型化发展，对电容器的要求则为增加电容器每单位

8、体积的电容量，多层陶瓷电容器以大容量、小体积而适应了这一趋势。分类非铁电类尽可能高的介电常数损耗角正切要小比体积电阻要高高介电强度,避免意外击穿在高频、高温高压及其他恶劣环境中工作可靠，有良好的化学稳定性非铁电类陶瓷材料非铁电类陶瓷材料包括金红石基、钛酸盐基、锡酸盐基和铌酸盐基陶瓷材料：金红石基材料可制成高频温度（热）补偿型陶瓷电容器；钛酸盐基材料包括钛酸钙、钛酸镁陶瓷材料；锡酸盐基材料包括锡酸钙、锡酸钡、锡酸锶等陶瓷材料；铌酸盐材料包括铌铋镁系和铌铋锌系等陶瓷材料。