【正文】 近于零：要求電容量熱穩(wěn)定性高和高精度的電子儀器中的電容器。 材料的介電性 — 電介質(zhì)的物理參數(shù) 介電弛豫 當(dāng)電介質(zhì)開(kāi)始受靜電場(chǎng)作用時(shí)，要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，極化強(qiáng)度才能達(dá)到相應(yīng)的數(shù)值，這個(gè)現(xiàn)象稱為 極化弛豫， 所經(jīng)過(guò)的這段時(shí)間稱為 弛豫時(shí)間。 極化強(qiáng)度的建立 位移極化強(qiáng)度 P0 是瞬時(shí)建立的，與時(shí)間無(wú)關(guān)。 材料的介電性 —— 電介質(zhì)的物理參數(shù) 介電損耗 ? 電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的往往會(huì)發(fā)生電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪埽ㄈ鐭崮埽┑那闆r，即發(fā)生電能的損耗。 介電損耗 ? 損耗的能量與通過(guò)其內(nèi)部的電流有關(guān)。 介電損耗 —電導(dǎo)（或漏導(dǎo)）損耗 ? 缺陷的存在，產(chǎn)生帶束縛較弱的 帶電質(zhì)點(diǎn)。 ? 實(shí)質(zhì)相當(dāng)于 交流、直流電流流過(guò)電阻做功，一切實(shí)用工程介質(zhì)材料不論是在直流或在交流電場(chǎng)作用下，都會(huì)發(fā)生漏導(dǎo)損耗。 結(jié)論： ? ① 當(dāng)外電場(chǎng)頻率很低，即 ω→0 時(shí)，各種極化都能跟上電場(chǎng)的變化，即所有極化都能完全建立，介電常數(shù)達(dá)到最大，而不造成損耗； ? ② 當(dāng)外電場(chǎng)頻率逐漸升高時(shí)，松弛極化從某一頻率開(kāi)始跟不上外電場(chǎng)變化，此時(shí)松弛極化對(duì)介電常數(shù)的貢獻(xiàn)減小，使 ω隨頻率升高而顯著下降，同時(shí)產(chǎn)生介質(zhì)損耗，當(dāng) ω→∞時(shí)，損耗達(dá)到最大； ? ③ 當(dāng)外電場(chǎng)頻率達(dá)到很高時(shí)，松弛極化來(lái)不及建立，對(duì)介電常數(shù)無(wú)貢獻(xiàn)，介電常數(shù)僅由位移極化決定， ω→0 時(shí)， tanδ→∞ ，此時(shí)無(wú)極化損耗。 介電損耗 —共振吸收損耗 介電損耗的表示方法 交流電壓作用下的介電損耗較為復(fù)雜，不做要求 材料的介電損耗 ? 結(jié)構(gòu)不均勻的多相 —固體無(wú)機(jī)材料，這些材料損耗的主要形式是 電導(dǎo)損耗 和 松弛極化損耗 ，但還有兩種損耗形式： 電離損耗和 結(jié)構(gòu)損耗 。它們?cè)谕怆妶?chǎng)強(qiáng)度超過(guò)了氣孔內(nèi)氣體電離所需要的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，由于氣體電離而吸收能量，造成損耗，即電離損耗。 材料的介電損耗 2） 結(jié)構(gòu)損耗 ? 在高頻、低溫下，與介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 緊密程度 密切相關(guān)的介質(zhì)損耗。 ? 一般材料，在高溫、低頻下，主要為 電導(dǎo)損耗 ；在常溫、高頻下，主要為松弛 極化損耗 ；在高頻、低溫下主要為 結(jié)構(gòu)損耗 。 –實(shí)際的電介質(zhì)，或多或少地具有一定數(shù)量的弱聯(lián)系的帶電質(zhì)點(diǎn)。有外電場(chǎng)，定向漂移。 ?? Nq?上式表示了電介質(zhì)的宏觀參數(shù)電導(dǎo)率與微觀參數(shù) —— 電介質(zhì)單位體積內(nèi)載流子數(shù) N、載流子電荷 q、載流子的遷移率 μ之間的關(guān)系。對(duì)固體電介質(zhì)，要盡量減少雜質(zhì)、熱缺陷數(shù)目。 固體電介質(zhì)的離子電導(dǎo) ? 載流子：正、負(fù)離子或離子空位 ? 固體電介質(zhì)按其結(jié)構(gòu)可分為： –晶體 –非晶體 無(wú)機(jī)電介質(zhì)和高分子非晶材料的高聚物 固體電介質(zhì)的離子電導(dǎo) ? 1）無(wú)機(jī)晶體材料電介質(zhì)的離子電導(dǎo) –導(dǎo)電離子來(lái)源 ?本征離子 ?弱聯(lián)系離子 熱缺陷 在離子晶體中，考慮到它的本征電導(dǎo)和弱聯(lián)系電導(dǎo)時(shí)， σ隨溫度變化的關(guān)系式可以寫成 kTUkTUeAeA2121?? ???離子活化 固體電介質(zhì)的離子電導(dǎo) ? 2）無(wú)機(jī)玻璃態(tài)電介質(zhì)的離子電導(dǎo) ? 玻璃與晶體的比較，玻璃具有： ? 結(jié)構(gòu)疏松 ? 組成中有堿金屬離子 ? 勢(shì)壘不是單一的數(shù)值，有高有低。 ? 減小玻璃電導(dǎo)率的方法有雙堿效應(yīng)、壓堿效應(yīng)。 以 K2O、 Li2O為例說(shuō)明雙堿效應(yīng)的原因： R K+R Li+，在外電場(chǎng)的作用下，堿金屬離子移動(dòng)時(shí)， Li+離子留下的空位比 K+留下的空位小， K+只能通過(guò)本身的空位； Li+進(jìn)入大體積空位，產(chǎn)生應(yīng)力，不穩(wěn)定，只能進(jìn)入同種離子空位較為穩(wěn)定； 大離子不能進(jìn)入小空位，使通路堵塞，妨礙小離子的運(yùn)動(dòng)； 相互干擾的結(jié)果使電導(dǎo)率大大下降。含有變價(jià)過(guò)渡金屬離子的某些氧化物玻璃具有電子導(dǎo)電性。 壓堿效應(yīng)：含堿金屬玻璃中加入二價(jià)金屬離子，特別是重金屬氧化物，使玻璃的電導(dǎo)率降低。 原因：二價(jià)離子與玻璃中氧離子結(jié)合比較牢固，能嵌入玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，堵塞遷移通道，使堿金屬離子移動(dòng)困難，電導(dǎo)率降低。已知大分子結(jié)構(gòu)中，原子的最外層電子以共價(jià)鍵方式與相鄰原子鍵接，不存在自由電子或其它形式載流子（具有特定結(jié)構(gòu)的聚合物例外）。但實(shí)際聚合物的電導(dǎo)率往往比它大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，表明聚合物絕緣體中載流子主要來(lái)自材料外部，即由雜質(zhì)引起的。 ?cmS2）無(wú)機(jī)玻璃態(tài)電介質(zhì)的離子電導(dǎo) 這些雜質(zhì)來(lái)自于聚合物合成和加工過(guò)程中，包括：少量沒(méi)有反應(yīng)的單體、殘留的引發(fā)劑和其他各種助劑以及聚合物吸附的微量水分等。 水對(duì)聚合物的絕緣性影響最甚，尤其當(dāng)聚合物材料是多孔狀或有極性時(shí)，吸水量較多，影響更大。 ?? ?? OHHOH 2 載流子遷移率大小決定于載流子從外加電場(chǎng)獲得的能量和熱運(yùn)動(dòng)碰撞時(shí)損失的能量。 電子和空穴型載流子的遷移則與大分子堆砌程度相關(guān)，堆砌程度高，有利于電子躍遷，若堆砌能產(chǎn)生 π電子云的交疊，形成電子直接通道，導(dǎo)電性會(huì)突增。 當(dāng)聚合物發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，電導(dǎo)率或電阻率曲線將發(fā)生突然轉(zhuǎn)折，利用這一原理可測(cè)定聚合物的玻璃化溫度。 例如，聚三氟氯乙烯結(jié)晶度從 10%增加至 50%時(shí)，電導(dǎo)率下降 10～ 1000倍。 固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo) ? 其它影響因素 ? 1）空氣濕度對(duì)表面電導(dǎo)的影響 EJ SS ??2）電介質(zhì)表面的分子結(jié)構(gòu) 3）電介質(zhì)表面的狀況 材料的介電性 — 電介質(zhì)的擊穿 擊穿場(chǎng)強(qiáng) —— 電介質(zhì)所能承受的不被擊穿的最大場(chǎng)強(qiáng)。 電介質(zhì)的擊穿 一般外電場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電介質(zhì)只被極化，不影響其絕緣性能。 當(dāng)施加在電介質(zhì)上的電壓增大到一定值時(shí)，使電介質(zhì)失去絕緣性的現(xiàn)象稱為 擊穿(breakdown)。 ???? ?????? ? ?電 場(chǎng) 散 熱 條 件 不 利介 質(zhì) 損 耗 發(fā) 熱 溫 度 升 高 介 質(zhì) 分 解 、 炭 化 擊 穿影響因素 ?與材料的性能有關(guān) ?絕緣結(jié)構(gòu)（電極的配置與散熱條件）及電壓種類、環(huán)境溫度等有關(guān) 因此熱擊穿強(qiáng)度 不能 看作是電介質(zhì)材料的本征特性參數(shù) （二）電擊穿 在較低溫度下，采用了消除邊緣效應(yīng)的電極裝置等嚴(yán)格控制的條件下，進(jìn)行擊穿試驗(yàn)時(shí)所觀察到的一種擊穿現(xiàn)象。 擊穿往往是從耐電強(qiáng)度低的氣體中開(kāi)始，表現(xiàn)為局 部放電，然后或快或慢地隨時(shí)間發(fā)展至固體介質(zhì)劣 化損傷逐步擴(kuò)大，致使介質(zhì)擊