无机材料物理性能.ppt

松弛极化离子松弛极化电子松弛极化偶极子松弛极化热松弛极化率:第37页,共45页，星期六，2024年，5月转向极化极化是非弹性的，消耗的电场能在复原时不可能收回。形成极化所需时间较长，约为10-10～10-2ｓ，故其εr与电源频率有较大的关系，频率很高时，偶极子来不及转动，因而其εr减小。温度对极性介质的εr有很大的影响。转向极化的特点:第38页,共45页，星期六，2024年，5月转向极化转向极化主要发生在极性分子介质中。根据经典统计，求得极性分子的转向极化率：第39页,共45页，星期六，2024年，5月空间电荷极化在电场的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，引起瓷体内各点离子密度变化，即出现偶极矩的极化。定义：第40页,共45页，星期六，2024年，5月空间电荷极化：在不均匀介质中，如介质中存在晶界、相界、晶格畸变、杂质、气泡等缺陷区，都可成为自由电子运动的障碍；在障碍处，自由电子积聚，形成空间电荷极化，一般为高压式极化。----++++----++++----++++外电场P第41页,共45页，星期六，2024年，5月空间电荷极化特点：其时间约为几秒钟到数十分钟，甚至数十余小时。属非弹性极化，有能量损耗。随温度的升高而下降，只在直流和低频下发生。第42页,共45页，星期六，2024年，5月多晶多相无机材料的极化两相的介电常数分别为?1和?2，浓度分别为?1和?2(?1+?2=1)。当两相并联时：当两相串联时：当两相混合时：第43页,共45页，星期六，2024年，5月陶瓷介质的极化电工陶瓷按其极化形式可分为：主要是电子位移极化的电介质，包括金红石瓷、钙钛矿瓷以及某些含锆陶瓷。主要是离子位移极化的材料，包括刚玉、斜顽辉石为基础的陶瓷以及碱性氧化物含量不多的玻璃。具有显著离子松弛极化和电子松弛极化的材料，包括绝缘子瓷、碱玻璃和高温含钛陶瓷。第44页,共45页，星期六，2024年，5月各种极化形式的比较极化形式极化的电介质种类极化的频率范围与温度的关系能量消耗电子位移极化一切陶瓷直流——光频无关无离子位移极化离子结构直流——红外温度升高极化增强很弱离子松弛极化离子不紧密的材料直流——超高频随温度变化有极大值有电子位移松弛极化高价金属氧化物直流——超高频随温度变化有极大值有转向极化有机直流——超高频随温度变化有极大值有空间电荷极化结构不均匀的材料直流——高频随温度升高而减小有第45页,共45页，星期六，2024年，5月**绝缘体应用如电容器，地下线缆穿线管，核电站防护材料。金属薄膜最为电介质的实质：自由电子的移动跟不上电场变化，不会形成电流电导。可画简单电路图解释。**压电陶瓷如手机话筒，听筒。**前三为介电性，第四为电导性。**Q.Q0分别为产生的束缚电荷。**α：热膨胀系数，光学吸收系数，极化率。电介质主要包括：1）绝缘体：绝缘，建立电场，防腐蚀，防辐射；2）许多半导体：高纯硅和锗，掺杂半导体（有损耗）；3）高频下的金属薄膜：高损耗。第5页,共45页，星期六，2024年，5月对陶瓷而言，电介质陶瓷可包括：1）电绝缘瓷（装置瓷）：主要起固定、支撑、绝缘、保护等作用。2）电容器瓷：广泛应用于家电、通信、工业仪表等领域；如电子电路中的电容元件、谐振器等。3）压电陶瓷、铁电陶瓷、热释电陶瓷等：在电声、电光等技术领域有着广泛的应用前景。第6页,共45页，星期六，2024年，5月评价电介质的主要电学性能指标1）介电常数2）介电强度3）损耗因数4）体电阻率与表面电阻率第7页,共45页，星期六，2024年，5月无机材料与有机塑料比较：有机塑料:便宜、易制成更精确的尺寸；无机材料:具有优良的电性能;室温时在应力作用下，无蠕变或形变;有较大的抵抗环境变化能力（特别是在高温下，塑料常会氧化、气化或分解）;能够与金属进行气密封接而成为电子器件不可缺少的部分。第8页,共45页，星期六，2024年，5月6.1介质的极化一、极化现象及其物理量1、极化定义一（宏观）：在外电场作用下，介质表面产生束缚电荷（极化电荷）的现象称为电介质的极化。第9页,共45页，星期六，2024年，5月定义二（微观）：在外电场作用下，介质内质点(原子、分子、离子)正负电荷重心分离，从而转变成偶极子的现象。偶极子：由大小相等、符号相反、彼此相距为l的两电荷(+q、-q)所组成的系统。为正负偶极总称。其极性大小和方