介電常數測試儀測試結果與什么有關

介電常數測試儀測試結果與什么有關

離子位移極化—— Ionic Polarization

電介質中的正負離子在電場作用下發生可逆的彈性位移。 正離子沿電場方向 移動，負離子沿反電場方向移動。由此形成的極化稱為 離子位移極化。

離子在電場作用下偏移平衡位置的移動相當于形成一個感生偶極矩。

離子位移極化所需時間大約為10-12～10-13秒 。不以熱的形式耗散能量，不導致介電損耗。

介質損耗

•損耗的形式

•介質損耗的表示方法

•介質損耗和頻率、溫度的關系

•無機介質的損耗

介質損耗定義：

電介質在單位時間內消耗的能量稱為電介質損耗功率，簡稱電介質損耗。或：電場作用下的能量損耗，由電能轉變為其它形式的能，如熱能、光能等，統稱為介質損耗。它是導致電介質發生熱擊穿的根源。

損耗的形式：

電導損耗：在電場作用下，介質中會有泄漏電流流過，引起電導損耗。 實質是相當于交流、直流電流流過電阻做功，故在這兩種 條件下都有電導損耗。絕緣好時，液、固電介質在工作電 壓下的電導損耗是很小的， 

極化損耗：只有緩慢極化過程才會引起能量損耗，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。

介質損耗的表示：

當容量為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時， 電容上的電流為：

2、電容器極板間為非極性絕緣材料時，電容上的電流為：

3、電容器極板間為弱導電性或極性，電容上的電流為：

G是由自由電荷產生的純電導，G=?S/d， C=?S/d

如果電荷的運動是自由的， 則G實際上與外電壓額率無關；如果這些電荷是被 符號相反的電荷所束縛， 如振動偶極子的情況，G 為頻率的函數。

介質弛豫和德拜方程：

1）介質弛豫：在外電場施加或移去后，系統逐漸達到平衡狀 態的過程叫介質弛豫。 介質在交變電場中通常發生弛豫現象，極化的弛豫。在介質上加一電場，由于極化過程不是瞬時的，極化包括兩項：

P(t) = P0 + P1(t)

P0代表瞬時建立的極化(位移極化)， P1代表松弛極化P1(t)漸漸達到一穩定值。這一滯后 通常是由偶極子極化和空間電荷極 化所致。 當時間足夠長時， P1(t)→ P 1 ∞ ， 而總極化P(t) → P∞ 。

2）德拜(Debye)方程：

頻率對在電介質中不同的馳豫現象有關鍵性的影響。 設低頻或靜態時的相對介電常數為ε(0)，稱為靜態相對介電常數；當頻率ω→∞時，相對介電常數εr’ →ε∞（ ε∞代表光頻 相對介電常數）。則復介電常數為：

影響介質損耗的因素：

1、頻率的影響

ω→0時，此時不存在極化損 耗,主要由電導損耗引起。 tgδ=δ/ωε，則當ω→0時， 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的變化， 松弛極化對介電常數的貢獻 逐漸減小，因而εr隨ω↑而↓。 在這一頻率范圍內，由于ωτ <<1，故tgδ隨ω↑而↑。

當ω很高時，εr→ε∞，介電常數僅 由位移極化決定，εr趨于最小值。 由于ωτ >>1，此時tgδ隨ω↑而↓。 ω→∞時，tgδ→0。

tgδ達最大值時ωm的值由下式求出:

tgδ的最大值主要由松弛過程決定。如果介質電導顯著變大，則tgδ的最大值變得平坦， 最后在很大的電導下，tgδ無最大值，主要表現為電導損耗特征：tgδ與ω成反。

2、溫度的影響

當溫度很低時,τ較大，由德拜關系式可知，εr較小，tgδ也較小。此時，由于ω2τ2>>1,由德拜可得：

隨溫度↑，τ↓，所以εr、tgδ↑

當溫度較高時，τ較小，此時ω2τ2<<1

隨溫度↑，τ↓，所以tgδ ↓。這時電導上升并不明顯，主要決定于極化過程：

當溫度繼續升高，達到很大值時， 離子熱運動能量很大，離子在電場作用下的定向遷移受到熱運動的阻礙，因而極化減弱，εr↓。此時電導損耗劇烈↑，tgδ也隨溫度 ↑而急劇上升↑。

3.濕度的影響 

• 介質吸潮后，介電常數會增加，但比電導的增加要慢，由于電導損耗增大以及松馳極化損耗增加，而使tgδ增大。 

• 對于極性電介質或多孔材料來說，這種影響特別突出，如，紙內水分含量從4％增加到10％時，其tgδ可增加100倍。

降低材料的介質損耗的方法

（1）選擇合適的主晶相：盡量選擇結構緊密的晶體作為主晶相。

（2）改善主晶相性能時，盡量避免產生缺位固溶體或填隙固溶體，最好形成連續固溶體。這樣弱聯系離子少，可避免損耗顯著增大。 

(3)盡量減少玻璃相。有較多玻璃相時，應采用“中和效應"和“壓抑效應"，以降低玻璃相的損耗。 (4）防止產生多晶轉變，多晶轉變時晶格缺陷多，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，防止產品急冷急熱。 

(6)控制好最終燒結溫度，使產品“正燒"，防止“生燒"和“過燒"以減少氣孔率。此外，在工藝過程中應防止雜質的混入，坯體要致密。