材料的介电性能ppt课件.ppt

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1、第四章材料的介电性能1电导率(electricalconductivity)和电阻率1、电阻率：体积电阻率V,Ω·m表面电阻率S,Ω2介电性能（DielectricProperties）3多层陶瓷电容器（MLCC）及其构造应用：电子整机产品中的振荡、耦合、滤波和旁路电路4介质的极化电介质在交变电场下的行为击穿电场强度压电性铁电性介电性能的测量本章主要内容：5电介质—在电场作用下，能建立极化的物质。电介质（Dielectrics）极化：电介质在电场作用下发生正负电荷中心分离，产生束缚电荷的现象。介质的极化介质损耗介电强度6介电性能的物理参数介电常数、相对介电常数真空

2、电容器电容：C0＝0电介质电容器电容：C＝r＝＝0—真空介电常数，8.85410-12(F/m)A—面积—介电常数r—相对介电常数d—电极间距离介电常数是一个综合反映电介质极化行为的主要宏观物理量。7公式：圆片试样：r＝单位：pF、cm平行板试样：r＝＝单位：pF、cm圆管式试样：r＝相对重合长度(cm)8TK=＝T0—室温(25℃)0、C0—室温下的介电常数、电容、C—测定温度下的介电常数、电容2.介电常数的温度系数实验方法：93.介质损耗损耗角正切tan=4.介电强度（击穿电场强度）EBD＝(kV/mm)Breakdown复介电常数虚

3、部复介电常数实部10极化强度(Polarizability)P单位体积内的电偶极矩总和，宏观量[C/m2]与面电荷密度单位相同极化率(Polarizability)单位电场强度下，质点电偶极矩的大小表征材料的极化能力，微观量[法米2][Fm2]Eloc—局部电场[Cm/(V/m)]11电介质极化系数(电极化率)[kai]SusceptibilityP＝n＝nElocn、一定，引出P＝0E—平均电矩E—宏观平均电场0—真空介电常数(8.85410-12F/m)＝r-1极化率12极化：在外电场作用下，介质内质点(原子、分子、离子)正负电荷中

4、心的分离，形成偶极子(Dipole)。电偶极矩13某些材料的介电常数ε（T=25℃f=106Hz）塑料和有机物玻璃无机晶态材料聚四氟乙烯（Tefton）2.1石英玻璃3.8氧化钡3.4聚异丁烯2.23耐热玻璃3．8-3．9云母3.6聚乙烯2.35派勒克斯玻璃4.0-6.0氯化钾4.75聚苯乙烯2.55碱-石灰-硅石玻璃6.9溴化钾4．9丁基橡胶2．56高铅玻璃19.0堇青石陶瓷4．5-5.4有机玻璃2.63（2MgO·2Al2O33SiO42为基）聚氯乙烯3.3金刚石5.5聚酰胺663.33镁橄榄石6.22(Mg2SiO4）聚酯3．1-4.0多铝红柱石3Al2O36.

5、62SiO2酚甲醛4.75氟化镍9.0氯丁橡胶6.26氧化镁9.65金红石（TiO2）~100钛酸钡（BaTiO3)~1700纸7014极化机制电子极化离子极化偶极子转向极化空间电荷极化15电子位移极化16电子位移极化在电场作用下，电子位移形式偶极矩*电子位移极化率e特点：弹性、可恢复、瞬间（10-16-10-14、不消耗能量*＝-ex*＝eEloc+—Eloc+e-ex17在交变电场下，类似弹性受迫振动，作用力为电场力、弹性恢复力恢复力f＝-kxk—弹性恢复系数交变电场Eloc(t)=E0eit作用下的受迫振动电荷-e的运动方程为：方程的解:m为质量(E

6、loc与x方向相反)18偶极矩令当0时*＝eE0eit电子振动的固有振动频率电子位移极化与弹性束缚强弱成反比<<0e=e0静态极化率>>0e极化跟不上电场变化＝0emax共振吸收(存在损耗)e与频率的关系k—弹性恢复系数19电子极化率(Polarizability)e=4pe0R310-40F.m220电子松弛极化电子松弛极化是由弱束缚电子引起的极化晶体中的晶格缺陷(热缺陷)、杂质缺陷、非化学计量比的组分缺陷等使电子能态发生变化，出现于禁带中的局部能级上，形成所谓弱束缚电子。晶体中的色心、阴离子空位是一个正电中心，能束缚电子，相似于

7、施主能级。阳离子空位是一个负电中心，能束缚空穴，相似于受主能级。弱束缚电子在外电场作用下，作具有方向性的近(短)程迁移运动，形成一种极化状态。近程迁移与电子电导不同;不可逆过程，与电子位移极化不同;消耗能量;t>10-9s特征弱束缚电子：21(a)ANaClchainintheNaClcrystalwithoutanappliedfield.Averageornetdipolemomentperioniszero.(b)Inthepresenceofanappliedfieldtheionsbecomeslightlydisplacedwhichle