電介質(zhì)材料和絕緣

電介質(zhì)材料和絕緣第一頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日Fig7.12FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)第二頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日在交變電場(chǎng)的作用下在上圖的電場(chǎng)作用下第三頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日Fig7.13FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)第四頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日相對(duì)介電常數(shù)：又稱電容率或相對(duì)電容率,表征電介質(zhì)或絕緣材料電性能的一個(gè)重要數(shù)據(jù),常用εr表示。它是指在同一電容器中用同一物質(zhì)為電介質(zhì)和真空時(shí)的電容的比值,表示電介質(zhì)在電場(chǎng)中貯存靜電能的相對(duì)能力。表征介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下極化程度的物理量叫介電常數(shù)。（在交變電場(chǎng)作用下，介質(zhì)的介電常數(shù)是復(fù)數(shù)，虛數(shù)部分反映了介質(zhì)的損耗）。實(shí)際上，介電常數(shù)并不是一個(gè)不變的數(shù)，在不同的條件下，其介電常數(shù)也不相同。第五頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)部代表相對(duì)介電常數(shù)，虛部代表電介質(zhì)中偶極子在電場(chǎng)作用下克服隨機(jī)碰撞的干擾，沿著不同方向來回取向時(shí)發(fā)生的能量消耗。解釋為什么取負(fù)號(hào)。教材497頁(yè)關(guān)于圖7.13的解釋。第六頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日Fig7.13FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)第七頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日Fig7.14FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)Thedielectricmediumbehaveslikeanideal(lossless)capacitorofcapacitanceCwhichisinparallelwithaconductanceGp.第八頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日第九頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日如圖（a）所示，在真空電容器二端加上交流電壓產(chǎn)生的電流為，其相位圖見（b）。若在電容器中充以電介質(zhì)（圖（c））?？勺髌鸬刃щ娐罚▓D（d）），其中為純電容，為等效電導(dǎo)，相位圖見（e）。這時(shí)總電流為：滯后一個(gè)角度：2、在交變電場(chǎng)中的電介質(zhì)第十頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)式可得：其中定義為復(fù)數(shù)相對(duì)介電常數(shù)，簡(jiǎn)稱復(fù)介電常數(shù)：稱為介質(zhì)損耗角。一般的電工介質(zhì)材料約為，用于光纖通信等的石英光纖玻璃，可小至。第十一頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日的實(shí)部即為靜電場(chǎng)下介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，它反映介質(zhì)的儲(chǔ)存電荷的能力；的虛部表示電介質(zhì)電導(dǎo)引起的電場(chǎng)能量的損耗，它的物理意義是單位體積介質(zhì)中當(dāng)單位場(chǎng)強(qiáng)變化一周時(shí)所消耗的能量，這些能量通常轉(zhuǎn)化成熱能而耗散掉。第十二頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日

把隨外電場(chǎng)頻率變化的過程稱為介電色散。在一定的頻率范圍內(nèi)，測(cè)量介電常數(shù)隨頻率變化的特性曲線稱為介電譜。在交變電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)中的原子、分子、偶極矩都會(huì)吸收電場(chǎng)的能量，使它們自己處于較高的能量狀態(tài)或轉(zhuǎn)化成熱能，這些統(tǒng)稱為介電吸收（介電損耗）。第十三頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日Fig7.15FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)參見p498的解釋第十四頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日介質(zhì)損耗dielectricloss如果交變電場(chǎng)的頻率足夠低，取向極化能跟得上外加電場(chǎng)的變化，這時(shí)電介質(zhì)的極化過程與靜電場(chǎng)作用下的極化過程沒有多大的區(qū)別。如果交變電場(chǎng)的頻率足夠高，電介質(zhì)中的極化強(qiáng)度就會(huì)跟不上外電場(chǎng)的變化而出現(xiàn)滯后，從而引起介質(zhì)損耗。

第十五頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日動(dòng)態(tài)介電常數(shù)也不同于靜態(tài)介電常數(shù)。所謂介質(zhì)損耗，就是在某一頻率下供給介質(zhì)的電能，其中有一部分因強(qiáng)迫固有偶極矩的轉(zhuǎn)動(dòng)而使介質(zhì)變熱，即一部分電能以熱的形式而消耗?？梢?，介質(zhì)損耗可反映微觀極化的弛豫過程。

第十六頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日Fig7.16FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)第十七頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日講解例7.5、例7.6和例7.7第十八頁(yè)，共二十二頁(yè)，2022年，8月28日197.4.3