Реферат: Поляризація діелектричних матеріалів та їх діелектрична проникність

4. З ростом температури електричний опір зменшується.

5. Виникаюче електричне поле існує довго.

Напівпровідникові матеріали

Особливості:

1. Слабкий зв’язок електронів з атомами.

2. Питомий опір має значення між провідниками та діелектриками

ρ = 10 ^-3 ÷ 10 ¹⁰ [Ом∙ см].

3. Незначна заборонена зона DWзз = 0,36 ÷ 5,3 [е∙В].

4. З ростом температури електричний опір значно зменшується, зростає концентрація носіїв струму, рухомість носіїв заряду змінюється незначно.

2. Поляризація діелектриків та діелектрична проникність діелектричних матеріалів

Діелектрик в електричному полі

Основною властивістю будь-якого діелектрика є процес його поляризації при прикладенні до нього електричної напруги. Поляризація – це обмежене зміщення зв’язаних зарядів або орієнтація дипольних молекул в діелектрику при впливі на нього зовнішнього електричного поля. Позитивні заряди зміщуються або орієнтуються в напрямку вектора напруженості поля Е, а негативні в зворотному напрямку. В результаті цього кожний елементарний об’єм діелектрика отримує індукований (наведений) електричний момент. Утворення індукованого електричного моменту p в діелектрику і являє собою явище поляризації. Кількісно інтенсивність поляризації діелектрика визначається поляризованою P, що дорівнює відношенню індукованого електричного моменту об’єму діелектрика до цього об’єму, коли останній прямує до нуля.

P = dp/dV

Поляризована – векторна величина: її напрямок співпадає з електричним моментом – від негативного заряду до позитивного. Одиниця вимірювання модуля поляризованої [Кл/м² ].

Поляризація характеризується значенням діелектричної проникності та кутом діелектричних втрат, якщо при поляризації виникає струм через товщу діелектрика, або по його поверхні.

Наявність струму пояснюється наявністю незначної кількості вільних зарядів в діелектрику та кількісно характеризується питомою об’ємною електричною провідністю та питомою поверхневою електричною провідністю діелектрика.

Будь-який діелектрик можна використовувати тільки при певній напрузі. При перевищенні цієї напруги настає пробій – повна втрата діелектричних якостей діелектриків. Значення напруги, при якій виникає пробій діелектрика, називають пробивною напругою. Під впливом електричного поля зв’язані електричні заряди діелектрика зміщуються. При зникненні електричного поля вони повертаються в попередній стан. Якщо діелектрик помістити між двома електродами то утвориться конденсатор, заряд якого описується виразом :

,

деС – ємність конденсатора;

U – прикладена напруга

Заряд конденсатора можна описати виразом :

Q₀ – заряд, який був би на електродах (обкладинках) при наявності вакууму між ними;

Q_Д – заряд, обумовлений поляризацією діелектрика, що фактично розділяє електроди.

Відносна діелектрична проникність e_r , це відношення заряду при наявності діелектрика між обкладинками до заряду при його відсутності (між обкладинками вакуум):

З формули видно, що для будь-якого матеріалу діелектрика відносна діелектрична проникність >1 і тільки для вакууму = 1.

Співвідношення для e_r можна записати так: