Матеріали електронної техніки

Основи електродинаміки

Зонна теорія провідності

Діелектрики в електричному полі

Особливістю діелектрика є здатність поляризуватись в електричному полі.

Поляризація діелектриків – це зміщення зарядів, з яких складається діелектрик, під дією зовнішнього електричного поля, в результаті чого виникає внутрішє електричне поле, яке напрямлене протилежно до зовнішнього поля.

Електронна поляризація – відбувається у всих д/е на всіх частотах, не залежить від t°. Представля. Собою пружнє зміщення зарядів і деформації електричних оболонок атомів, молекул, іонів. Час встановлення 10^-15с.

Іонна поляризація – відбувається в іонних д/е щільним пакуванням іонів. Іони під дією поля зміщуються на відстань менше параметрів комірки. Час встановлення 20^-13с.

Дипольно релаксаційна полярихація. Без поля диполі хоатично рухаються, під впливом поля диполі оріентуються вздовж поля. При оріентації диполів частина енергії виділяється у вигляді тепла. Відноситься до заповільнених видів поляризації, характеризується часом релаксації.

Спонтання (самовільна) – це дуже сильна поляризація, відбувається в дуже активних д/е.

  Абсолютна діелектрична проникність матеріалу

де: D – електричне зміщення

Е – напруженість електричного поля

Відносна діелектрична поникність

де: E₀ – Діелектрична проникність вакууму

Електропровідність діелектриків

Розглянемо поведінку д/е в постійному електричному поліСтрум поляризації існує від десятих частинок до десятків секунд. (приблизно 1хв).

Наскрізний струм зумовленний вільними носіями зарядів.

Якщо д/е довгий час знаходиться в електричному полі, то струм може змінитись: ?.зменшення струму за рахунок іонів домішок, які знаходяться у д/е – це явище типове для рідких д/е.  ?. Збільшення струму під дією поля а також послідуючого нагріву утворюються вільні носії (електрони,іони), за рахунок руйнування д/е.

Так як д/е має великий опір, то струм може йти слідуючими шляхами: скрізь од‘єм I_V; і по поверхні I_S; Тому існують два види питомого опору: r_V  і r_S:

Діелектричні втрати

- це частина потужності, яка виділяється у вигляді тепла, при поміщенні д/е в електричне поле.

Діелектричні втрати визначаються за законом Джоуля Ленца. В постійному електричному полі втрати визначаються наскрізною електропровідністю. В змінному електричному полі до цицього виду втрат, додається втрати на встановлення поляризації.

Активна потужність:

P_a=UI_a

Потужність втрат 

P_a=UI_наскр

Струм зміщення зумовлений миттєвими видами полярізації, має реактивний характер (ємнісний) випиреджає вектор напруги на 90°.

випереджає напругу на кут менше 90°, із-за має дві складові: активну і реактивну.

Струм наскрізний зумовленний вільними носіями зарядів, співпадає з вектором напруги за напрямком і фазою.

j - кут зсуву фаз.

Якби д/е був ідеальний(R®¥), то кут j = 90°. У реального д/е кут j менший 90°.

90 – j = d

d - кут доповнюючий кут зсуву фаз до 90°, називається кутом д/е втрат. На практиці викотистовують tgd.

tgd - це кількісна характеристика д/е.

 Пробій діелектрика

- це утворення пробивного каналу в д/е під дією електричного поля.

Напруга, при якій відбувся пробій позначається U_пр.

 

- це електрична міцність, або пробивна напруженнісь д/е.

E_пр залежить від хімічного складу матеріалу,агрегатного стану, умов навколишнього середовища (температура, вологість), параметрів електричного поля, та інших факторів.

E_пр – це кількісна характеристика пробивних властивостей д/е.

---

Матеріали електронної техніки - конспект. Сторінка 1
Матеріали електронної техніки - конспект. Сторінка 2
Матеріали електронної техніки - конспект. Сторінка 3

Опубліковано: 20.01.2009

Оновленно: 08.11.2023

---

(SKNewVersion)(29032024)

Serhii K Home Page © 2003-2024