電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗的頻率特性

1、電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗的頻率特性第一頁，共9頁。一實驗?zāi)康亩嶒瀮x器三實驗原理四操作步驟五數(shù)據(jù)處理第二頁，共9頁。一實驗?zāi)康?熟練掌握MODEL TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋的使用；2測量幾種介質(zhì)材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切（tan）與頻率的關(guān)系，從而了解它們的、tan 的頻率特性。第三頁，共9頁。二實驗儀器TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋、樣品 第四頁，共9頁。三實驗原理介電常數(shù)，又稱電容率，是電位移D與電場強度E之比 = D/E ，其單位為F/m ，真空的介電常數(shù) F/m ，而相對介電常數(shù)為同一尺寸的電容器中充入電介質(zhì)時的電容和不充入電介質(zhì)時真空下的電容之比。介電常數(shù)小的電介質(zhì)，

2、其分子為非極性或弱極性結(jié)構(gòu)，介電常數(shù)大的電介質(zhì)，其分子為極性或強極性結(jié)構(gòu)。在交變電場作用下，電介質(zhì)的介電常數(shù)為復(fù)數(shù)，復(fù)介電常數(shù)的實部與上述介電常數(shù)的意義是一致的，而虛部表示損耗。介質(zhì)的介電損耗是指由于導(dǎo)電或交變電場中極化弛豫過程在電介質(zhì)中引起的功率損耗。這一功率損耗是通過熱耗散把電場的電能消耗掉的結(jié)果。 第五頁，共9頁。電介質(zhì)的介電損耗一般用損耗角正切tan 表示，并定義為：。在直流電場下，電介質(zhì)內(nèi)只有泄漏電流所產(chǎn)生的電導(dǎo)損耗；但在交變電場中，除電導(dǎo)損耗外還存在著各種形式的極化所產(chǎn)生的損耗，即松弛極化損耗。此時，復(fù)介電常數(shù)的虛部與實部的比值，即為介電損耗值，即，又稱介質(zhì)損耗因數(shù)。是電介質(zhì)的電位

3、移D由于極化弛豫而落后電場E的一個相位角。由于介質(zhì)的各種極化機構(gòu)在不同的頻率范圍有不同的響應(yīng)和不同頻率下產(chǎn)生不同的電導(dǎo)率，所以介質(zhì)的介電常數(shù)和介電損耗都是隨頻率的變化而變化。如不考慮邊緣效應(yīng)，平板試樣的電容量可用下式表示： (1)式中 s 電極的面積，米2；d 介質(zhì)的厚度，米；r 介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)。 第六頁，共9頁。將0的值代入（1）式，得到： 由此得 如果電極呈圓形，當(dāng)其直徑為D米時，介電常數(shù)的計算公式如下： 其所用單位d 米， pF , D 米。第七頁，共9頁。四操作步驟（1）接通電源，電橋開始自檢。自檢結(jié)束后，面板顯示：顯示A：C（電容） 顯示B：D（即損耗tan） 顯示C：F（顯示：1.00kHz）速度：慢（40ms A/D積分時間） 讀數(shù)：直讀 等效：串聯(lián) 偏置：OFF方式：連續(xù) 量程：自動 打?。篛FF（2）使用按鍵顯示A、顯示B在LCR上選擇測試參數(shù)；如果需要測量的是電容C和損耗tan，則不需要另外選擇。等待儀器穩(wěn)定20 分鐘后，對儀器進(jìn)行清 “0”； 第八頁，共9頁。（3）將被測圓形陶瓷片接在測試夾具上，并將樣品由測試架引出的兩極接入LCR數(shù)字電橋。（4）選擇合適的等效方式：按“等效”鍵即可選擇串、并聯(lián)或自動等效方式（即將被測器件看作是串聯(lián)或并聯(lián)的等效方式），當(dāng)選擇“自動”時，儀器將自動選擇。（5）選擇不同的測量頻率，測出不同頻率下的電容C和損耗