lec4-材料的介電性能-在線瀏覽
2024-12-05 15:27本頁面
【正文】 1O1P2O2POH2?????1020301P2P3P? ? P?正電荷中心 負電荷中心 電介質(zhì)的分類 ? + 非極性電介質(zhì) 極性電介質(zhì) 電介質(zhì)極化的機制 ? 電子、離子位移極化 ? 弛豫（松弛）極化 ? 取向極化 ? 空間電荷極化 無外電場作用 + 電子位移極化 177。 在外場作用下正負電荷中心被拉開形成一個電偶極子，電矩方向與外場方向相同。 2. 離子位移極化 離子位移極化： 離子在電場的作用下，偏移平衡位置的移動，相當于形成一個感生偶極矩；也可以理解為離子晶體在電場作用下離子間的鍵合被拉長，這樣所引起的極化稱為離子位移極化。 3. 弛豫（松弛）極化 松弛質(zhì)點：材料中存在著弱聯(lián)系的電子、離子和偶極子。 松弛極化的特點：比位移極化移動較大距離，移動時需克服一定的勢壘，極化建立時間長，需吸收一定的能量，是一種非可逆過程。 離子松弛極化率比電子位移極化率大一個數(shù)量級，可導致材料大的介電常數(shù)。這些離子稱為弱聯(lián)系離子。 材料中弱束縛電子在晶格熱振動下，吸收一定能量由低級局部能級躍遷到較高能級處于激發(fā)態(tài)； 處于激發(fā)態(tài)的電子連續(xù)地由一個陽離子結(jié)點，移到另一個陽離子結(jié)點； 外加電場使其運動具有一定的方向性，由此引起極化，使介電材料具有異常高的介電常數(shù)。 – + +q –q E?+ + + – – – 0E?取向極化 ?當有外電場時，每個電偶極子都將受到一個力矩的作用。 ?在垂直于電場方向的兩個表面上，將產(chǎn)生極化電荷。 + + + + + + + + + + + + 外電場 P 極化形式 極化的電介質(zhì)種類 極化的頻率范圍 與溫度的關系 能量消耗 電子位移極化 一切陶瓷 直流 ——光頻 無關 無 離子位移極化 離子結(jié)構(gòu) 直流 ——紅外 溫度升高極化增強 很弱 離子松弛極化 離子不緊密的材料 直流 ——超高頻 隨溫度變化有極大值 有 電子位移松弛極化 高價金屬氧化物 直流 ——超高頻 隨溫度變化有極大值 有 轉(zhuǎn)向極化 有機 直流 ——超高頻 隨溫度變化有極大值 有 空間電荷極化 結(jié)構(gòu)不均勻的材料 直流 ——高頻 隨溫度升高而減小 有 各種極化形式的比較 空間電荷極化 松弛極化 離子極化 電子極化 工頻 聲頻 無線電 紅外 紫外 極 化 率 或 ? 極化率和介電常數(shù)與頻率的關系 克勞修斯 莫索蒂方程 外加電場 E0 Ed 外加電場 E0 束縛電荷產(chǎn)生的電場 Ed （退極化電場，即由材料表面感應的電荷所產(chǎn)生） E宏 =E0+Ed 1 . 宏觀電場： － + + + + － － － － + + － － + － + + + + － － － 2 . 原子位置上的局部電場 Eloc （有效電場） Eloc=E0+Ed+E2+E3 + + + + + + + + － － － － － － － + + + －－－ E0 Ed E2 E3 對于氣體質(zhì)點，其質(zhì)點間的相互作用可以忽略，局部電場與外電場相同。 作用于介質(zhì)中質(zhì)點的內(nèi)電場 周圍介質(zhì)的極化作用對作用于特定質(zhì)點上的電場貢獻。 對于平板其值為束縛電荷在無介質(zhì)存在時形成的電場：由 P= Q1 /A= ?oEd 得： Ed = P / ?o Ed的計算： 假想 ：有一個特定質(zhì)點被一個足夠大的球體所包圍，球外的電介質(zhì)可看成連續(xù)的介質(zhì)，同時，球半徑比整個介質(zhì)小得多。 Eloc=E0+Ed+P /3?o=E宏 +P /3?o 根據(jù) D= ?o E+P 得 P =D－ ?o E=（ ?1－ ?o ） E = ?o （ ?r－ 1） E 由 Eloc=E0+Ed+P /3?o=E宏 +P /3?o 得 Eloc=（ ? r +2） E宏 /3 設介質(zhì)單位體積中的極化質(zhì)點數(shù)等于
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