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介電常數(shù)測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果與什么有關(guān)
閱讀：3006發(fā)布時(shí)間：2022-4-18
介電常數(shù)測(cè)試儀測(cè)試結(jié)果與什么有關(guān)
離子位移極化—— Ionic Polarization
電介質(zhì)中的正負(fù)離子在電場(chǎng)作用下發(fā)生可逆的彈性位移。 正離子沿電場(chǎng)方向 移動(dòng),，負(fù)離子沿反電場(chǎng)方向移動(dòng),。由此形成的極化稱為 離子位移極化。
離子在電場(chǎng)作用下偏移平衡位置的移動(dòng)相當(dāng)于形成一個(gè)感生偶極矩,。
離子位移極化所需時(shí)間大約為10-12～10-13秒 ,。不以熱的形式耗散能量，不導(dǎo)致介電損耗,。
介質(zhì)損耗
•損耗的形式
•介質(zhì)損耗的表示方法
•介質(zhì)損耗和頻率,、溫度的關(guān)系
•無機(jī)介質(zhì)的損耗
介質(zhì)損耗定義：
電介質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)消耗的能量稱為電介質(zhì)損耗功率，簡稱電介質(zhì)損耗,。或：電場(chǎng)作用下的能量損耗,，由電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪?/span>，如熱能,、光能等,，統(tǒng)稱為介質(zhì)損耗。它是導(dǎo)致電介質(zhì)發(fā)生熱擊穿的根源,。
損耗的形式：
電導(dǎo)損耗：在電場(chǎng)作用下,，介質(zhì)中會(huì)有泄漏電流流過，引起電導(dǎo)損耗,。 實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于交流,、直流電流流過電阻做功，故在這兩種 條件下都有電導(dǎo)損耗,。絕緣好時(shí),，液、固電介質(zhì)在工作電 壓下的電導(dǎo)損耗是很小的,，
極化損耗：只有緩慢極化過程才會(huì)引起能量損耗,，如偶極子 的極化損耗,。
游離損耗：氣體間隙中的電暈損耗和液、固絕緣體中局部放 電引起的功率損耗稱為游離損耗,。
介質(zhì)損耗的表示：
當(dāng)容量為C0=?0S/d的平板電容器上 加一交變電壓U=U0eiwt,。則：
1、電容器極板間為真空介質(zhì)時(shí),， 電容上的電流為：
2、電容器極板間為非極性絕緣材料時(shí),，電容上的電流為：
3、電容器極板間為弱導(dǎo)電性或極性,，電容上的電流為：
G是由自由電荷產(chǎn)生的純電導(dǎo),，G=?S/d,， C=?S/d
如果電荷的運(yùn)動(dòng)是自由的,， 則G實(shí)際上與外電壓額率無關(guān),；如果這些電荷是被 符號(hào)相反的電荷所束縛， 如振動(dòng)偶極子的情況,，G 為頻率的函數(shù),。
介質(zhì)弛豫和德拜方程：
1）介質(zhì)弛豫：在外電場(chǎng)施加或移去后，系統(tǒng)逐漸達(dá)到平衡狀 態(tài)的過程叫介質(zhì)弛豫,。 介質(zhì)在交變電場(chǎng)中通常發(fā)生弛豫現(xiàn)象,，極化的弛豫。在介質(zhì)上加一電場(chǎng),，由于極化過程不是瞬時(shí)的,，極化包括兩項(xiàng)：
P(t) = P0 + P1(t)
P0代表瞬時(shí)建立的極化(位移極化)， P1代表松弛極化P1(t)漸漸達(dá)到一穩(wěn)定值,。這一滯后 通常是由偶極子極化和空間電荷極 化所致,。 當(dāng)時(shí)間足夠長時(shí)， P1(t)→ P 1 ∞ ,， 而總極化P(t) → P∞ ,。
2）德拜(Debye)方程：
頻率對(duì)在電介質(zhì)中不同的馳豫現(xiàn)象有關(guān)鍵性的影響。 設(shè)低頻或靜態(tài)時(shí)的相對(duì)介電常數(shù)為ε(0)，稱為靜態(tài)相對(duì)介電常數(shù),；當(dāng)頻率ω→∞時(shí),，相對(duì)介電常數(shù)εr’ →ε∞（ ε∞代表光頻 相對(duì)介電常數(shù)）。則復(fù)介電常數(shù)為：
影響介質(zhì)損耗的因素：
1,、頻率的影響
ω→0時(shí),，此時(shí)不存在極化損 耗,主要由電導(dǎo)損耗引起。 tgδ=δ/ωε,，則當(dāng)ω→0時(shí),， tgδ→∞。隨著ω升高,，tgδ↓,。
隨ω↑，松弛極化在某一頻率開始跟不上外電場(chǎng)的變化,， 松弛極化對(duì)介電常數(shù)的貢獻(xiàn) 逐漸減小,，因而εr隨ω↑而↓。 在這一頻率范圍內(nèi),，由于ωτ <<1，故tgδ隨ω↑而↑,。
當(dāng)ω很高時(shí),，εr→ε∞，介電常數(shù)僅 由位移極化決定,，εr趨于最小值,。 由于ωτ >>1，此時(shí)tgδ隨ω↑而↓,。 ω→∞時(shí),，tgδ→0。
tgδ達(dá)最大值時(shí)ωm的值由下式求出:
tgδ的最大值主要由松弛過程決定,。如果介質(zhì)電導(dǎo)顯著變大,，則tgδ的最大值變得平坦， 最后在很大的電導(dǎo)下,，tgδ無最大值,，主要表現(xiàn)為電導(dǎo)損耗特征：tgδ與ω成反。
2,、溫度的影響
當(dāng)溫度很低時(shí),τ較大,，由德拜關(guān)系式可知，εr較小,，tgδ也較小,。此時(shí)，由于ω2τ2>>1,由德拜可得：
隨溫度↑,，τ↓,，所以εr,、tgδ↑
當(dāng)溫度較高時(shí)，τ較小,，此時(shí)ω2τ2<<1
隨溫度↑,，τ↓，所以tgδ ↓,。這時(shí)電導(dǎo)上升并不明顯,，主要決定于極化過程：
當(dāng)溫度繼續(xù)升高，達(dá)到很大值時(shí),， 離子熱運(yùn)動(dòng)能量很大,，離子在電場(chǎng)作用下的定向遷移受到熱運(yùn)動(dòng)的阻礙，因而極化減弱,，εr↓,。此時(shí)電導(dǎo)損耗劇烈↑，tgδ也隨溫度 ↑而急劇上升↑,。
3.濕度的影響
• 介質(zhì)吸潮后,，介電常數(shù)會(huì)增加，但比電導(dǎo)的增加要慢,，由于電導(dǎo)損耗增大以及松馳極化損耗增加,，而使tgδ增大。
• 對(duì)于極性電介質(zhì)或多孔材料來說,，這種影響特別突出,，如，紙內(nèi)水分含量從4％增加到10％時(shí),，其tgδ可增加100倍,。
降低材料的介質(zhì)損耗的方法
（1）選擇合適的主晶相：盡量選擇結(jié)構(gòu)緊密的晶體作為主晶相。
（2）改善主晶相性能時(shí),，盡量避免產(chǎn)生缺位固溶體或填隙固溶體,，最好形成連續(xù)固溶體。這樣弱聯(lián)系離子少,，可避免損耗顯著增大,。
(3)盡量減少玻璃相。有較多玻璃相時(shí),，應(yīng)采用“中和效應(yīng)"和“壓抑效應(yīng)",，以降低玻璃相的損耗。 (4）防止產(chǎn)生多晶轉(zhuǎn)變,，多晶轉(zhuǎn)變時(shí)晶格缺陷多,，電性能下降，損耗增加。
(5）注意焙燒氣氛,。含鈦陶瓷不宜在還原氣氛中焙燒,。燒成過程中升溫速度要合適，防止產(chǎn)品急冷急熱,。
(6)控制好最終燒結(jié)溫度,，使產(chǎn)品“正燒"，防止“生燒"和“過燒"以減少氣孔率,。此外,，在工藝過程中應(yīng)防止雜質(zhì)的混入，坯體要致密,。
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