ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ДИЭЛЕКТРИКИ Электрические свойства диэлектриков из "Материалы в радиоэлектронике " Ограниченное смещение связанных зарядов диэлектриков или ориентация их дипольных молекул под влиянием электрического поля носит название явления поляризации. [c.39] Сд — емкость конденсатора с данным диэлектриком. [c.39] Величина емкости конденсатора с диэлектриком и накопленный в нем электрический заряд обусловливаются суммой различных механизмов поляризации. Они могут наблюдаться у разных диэлектриков несколько механизмов одновременно могут быть и у одного и того же материала. Эквивалентной схемой диэлектрика, в котором существуют различные механизмы поляризации, служит ряд включенных параллельно к источнику напряжения и емкостей, как это показано на рис. 21. Емкость Со и заряд Ро соответствуют собственному полю электродов, если в пространстве между ними нет диэлектрика (вакуум). Емкость и заряд С , характеризуют электронную поляризацию. [c.39] Электронная поляризация представляет собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов. Время установления электронной поляризации ничтожно мало и составляет около 10 сек. Поэтому электронную поляризацию условно называют мгновенной. Она проявляется при всех частотах, вплоть до 10 -ь10 гц (рис. 22). [c.39] Кривая изменения г от температуры подобна кривой изменения плотности, причем наиболее резкие снижения наблюдаются при агрегатных переходах вещества из твердого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное, как зто видно из рис. 23. [c.40] Величину а, для различных температур чаще всего находят методом графического дифференцирования кривой — как это показано на рис. 24. На этом рисунке показан участок кривой зависимости диэлектрика с электронной поляризацией от температуры. [c.41] Для определения ас1 при температуре I проводят касательную к кривой в интересующей нас точке и строят на ней произвольных размеров прямоугольный треугольник. [c.41] В данном примере знак температурного коэс1 ициента диэлектрической проницаемости будет отрицательным. Этот метод применим для определения а,, при любом механизме поляризации и для зависимости г = р(1) любой формы. [c.41] Ионная поляризация—С , на схеме рис. 21—характерна для твердых тел с ионным строением и обусловливается смещением упруго связанных ионов. Величина поляризации с повышением температуры возрастает в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, из-за увеличения расстояния между ионами при тепловом расширении. [c.41] Время установления ионной поляризации — порядка 10 сек (рис. 22). [c.41] Д и п о л ь и о-р елаксационная поляризация отличается от электронной и ионной тем, что она связана движением частиц. Дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, частично ориентируются под действием поля, что и является причиной поляризации. [c.41] Поворот диполей в направлении поля требует преодоления некоторого сопротивления, а потому дипольно-релаксационная поляризация связана с потерями энергии на выделение тепла. Это отражено на схеме рис. 21 в виде последовательно включенного с емкостью активного сопротивления Гдр. В вязких жидкостях сопротивление поворотам молекул настолько велико, что при быстропеременных полях диполи не успевают ориентироваться в направлении поля, и дипольно-релаксационная поляризация уменьшается с увеличением частоты приложенного напряжения (рис. 22). [c.42] Дипольно-релаксационная поляризация свойственна полярным газам и жидкостям этот вид поляризации может наблюдаться также и в твердых полярных органических веществах, но в этом случае поляризация обычно обусловлена уже не поворотом самой молекулы, а поворотом имеющихся в ней полярных радикалов по отношению к молекуле. Такую поляризацию называют также дипольно-ради-к а л ь н о й. Примером вещества с этим видом поляризации является целлюлоза, полярность которой объясняется наличием гидроксильных групп — ОН и кислорода. [c.42] В кристаллах с молекулярной решеткой и слабыми ван-дер-вааль-совыми связями возможна ориентация и более крупных частиц. [c.42] Дипольно-релаксационную поляризацию в твердых телах, проявляющуюся только при низких частотах, иногда называют структурной поляризацией. [c.42] Ионно-релаксационная поляризация — С р, С р, г р— наблюдается в неорганических стеклах и в некоторых ионнных кристаллических неорганических веществах с неплотной упаковкой ионов (рис. 14, б). В этом случае слабо связанные ионы вещества под воздействием внешнего электрического поля среди хаотических тепловых перебросов получают избыточные перебросы в направлении поля. [c.42] Таким образом, время релаксации — промежуток времени, в течение которого упорядоченность ориентированных полем ионов или диполей после снятия поля уменьшится, вследствие наличия теплового движения, в 2,7 раза первоначального значения, т. е. система из неравновесного состояния подходит к равновесному. [c.43] Температурная зависимость ионно-релаксационной поляризации показана на рис. 23. Кривая приведена только для твердых диэлектриков, так как, будучи расплавлены, ионные соединения становятся проводниками с электролитической проводимостью. [c.43] Следует отметить, что для большинства керамических материалов с ионно-релаксационной поляризацией максимума е в ее температурной зависимости до сих пор экспериментально не обнаружено. Это можно объяснить тем, что для многих видов радиокерамики количество ионов, участвующих в релаксационной поляризации, непрерывно возрастает с температурой. Кроме того, ввиду значительной энергии активации ионов, входящих в решетку радиокерамики, максимум е возможен лишь при высоких температурах, когда электропроводность материала резко возрастает. [c.43] Электронно-релаксационная поляризация—С р, Сэр, г,р — возникает за счет ориентации возбужденных тепловой энергией избыточных дефектных электронов или дырок . [c.43] Вернуться к основной статье