文档介绍:功能陶瓷 第三章 介电陶瓷
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2009-8-25
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介电陶瓷和绝缘陶瓷在本质上属于同一类陶瓷,但是与绝缘陶瓷不同的是,主要利用介电性能的陶瓷称为介电陶瓷
或者说,介电陶瓷是通过控制陶瓷的介电性质,使之具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数的一类陶瓷
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极化与介电常数
设想在平行板电容器的两板上,充以一定的电荷,当两板间存在电 介质时,两板的电位差总是比没有电介质存在(真空)时低,在介质表面上会出现感应电荷,如下图所示。
这些感应电荷部分屏蔽了板上自由电荷所产生的静电场,这种感应电荷不能自由迁移,称为束缚电荷。
电介质在电场作用下产生感应电荷的现象,称为电极化。
电介质极化示意图
电介质:一切绝缘体统称为电介质,或者是在外电场的作用下内部结构发生变化,并且反过来影响外电场的物质。
2009-8-25
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在电场作用下,电介质以正、负电荷重心不重合的电极化方式来传递并记录电的影响。
从微观上看,电极化是由于组成介质的原子(或离子)中的电子壳层在电场作用下发生畸变,以及由于正负离子的相对位移而出现感应电矩。
电极化是电介质最基本和最主要的性质,介电常数是综合反映介质内部电极化行为的一个主要的宏观物理量。
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极化与介质损耗
2009-8-25
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实际用的绝缘材料,其电阻不可能无穷大,在外电场作用下,总有一些带电质点会发生移动而引起漏导损耗。
一切介质在电场中均会呈现出极化现象,除电子、离子的弹性位移极化基本上不消耗能量外,其他缓慢极化(如松弛极化、空间电荷极化等)在极化缓慢建立的过程中都会因克服阻力而引起能量的损耗,这种介质损耗一般称为极化损耗。
tgδ的倒数Q(Q=1/tgδ)称为介电陶瓷材料的电学品质因数,这也是介电陶瓷重要的特征评价参数。
2009-8-25
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松弛极化:当材料中存在弱联系电子、离子和偶极子等松弛质点时,热运动使这些松弛质点分布混乱,而电场力图使这些质点按电场规律分布,最后在一定温度下发生极化。松弛极化的带电质点在热运动时移动的距离,可与分子大小相比拟,甚至更大,并且质点需要克服一定的势垒才能移动,因此这种极化建立的时间较长(可达到10-2-10-9s),需要吸收一定的能量,是一种非可逆过程。包括电子松弛极化、离子松弛极化和偶极子松弛极化,多出现在晶体缺陷区或玻璃体内。
空间电荷极化:常发生不均匀介质中。在电场作用下,不均匀介质内部的正负间隙离子分别向负、正极移动,引起介质内各点离子密度的变化,即出现电偶极矩,这种极化称为空间电荷极化。在电极附近积聚的离子电荷就是空间电荷。随着温度的升高而下降,这是由于温度升高,离子运动加剧,离子容易扩散,因而空间电荷减少。空间电荷的建立需要较长时间,大约几秒到数十分钟,甚至可达数十小时。
2009-8-25
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介电陶瓷材料及其应用
介电陶瓷主要用于陶瓷电容器和微波介质元件。
陶瓷电容器是现代电子线路中必不可少的元件,每个电视机或录像机中都含有100-200个陶瓷电容器,由于陶瓷的介电特性好,可制成体积小、容量大的电容器。电视机超高频(UHF)的频率为300MHz,通讯卫星的频率大于10000MHz,只有陶瓷电容器才能在1000MHz以上的频率有效的工作。
在微波应用中,当使用空腔共振器的过滤器时,体积很大,而采用介电陶瓷,则可使微波通信和其他微波设备小型化。
陶瓷电容器
陶瓷滤波器
2009-8-25
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