Suhteline dielektriline konstant keskkond ε on mõõtmeteta füüsikaline suurus, mis iseloomustab isoleeriva (dielektrilise) keskkonna omadusi. Seda seostatakse dielektrikute polarisatsiooni mõjuga elektrivälja mõjul (ja seda efekti iseloomustava keskkonna dielektrilise tundlikkuse väärtusega). Väärtus ε näitab, mitu korda on kahe vastasmõju jõud elektrilaengud keskkonnas on väiksem kui vaakumis. Õhu ja enamiku teiste gaaside suhteline dielektriline konstant normaalsetes tingimustesühtsuse lähedal (nende madala tiheduse tõttu). Enamiku tahkete või vedelate dielektrikute puhul on suhteline läbitavus vahemikus 2 kuni 8 (staatilise välja puhul). Dielektriline pidev vesi staatilises väljas on see üsna kõrge - umbes 80. Selle väärtused on kõrged ainete puhul, mille molekulid on suure elektrilise dipooliga. Ferroelektrikute suhteline dielektriline konstant on kümneid ja sadu tuhandeid.
Praktiline kasutamine
Dielektriline konstant dielektrikud on elektrikondensaatorite projekteerimisel üks peamisi parameetreid. Kõrge dielektrilise konstandiga materjalide kasutamine võib oluliselt vähendada kondensaatorite füüsilisi mõõtmeid.
Trükkplaatide projekteerimisel võetakse arvesse dielektrilise konstandi parameetrit. Aine kihtidevahelise dielektrilise konstandi väärtus koos selle paksusega mõjutab toitekihtide loomuliku staatilise mahtuvuse väärtust ja mõjutab oluliselt ka plaadi juhtide iseloomulikku takistust.
Sagedussõltuvus
Tuleb märkida, et dielektriline konstant sõltub suuresti sagedusest elektro magnetväli. Seda tuleks alati arvesse võtta, kuna võrdlustabelid sisaldavad tavaliselt andmeid staatilise välja või madalate sageduste kohta kuni mõne kHz ühikuni, ilma seda fakti märkimata. Samal ajal on olemas optilised meetodid suhtelise dielektrilise konstandi saamiseks murdumisnäitaja põhjal ellipsomeetrite ja refraktomeetrite abil. Optilise meetodi abil saadud väärtus (sagedus 10-14 Hz) erineb oluliselt tabelites toodud andmetest.
Mõelge näiteks vee juhtumile. Staatilise välja (sagedus null) korral on suhteline dielektriline konstant normaaltingimustes ligikaudu 80. Seda kuni infrapuna sagedusteni välja. Alates umbes 2 GHz ε r hakkab langema. Optilises vahemikus ε r on umbes 1,8. See on üsna kooskõlas tõsiasjaga, et optilises vahemikus on vee murdumisnäitaja 1,33. Kitsas sagedusvahemikus, mida nimetatakse optiliseks, langeb dielektriline neeldumine nullini, mis tegelikult annab inimesele nägemismehhanismi. maa atmosfäär veeauruga küllastunud. Sageduse edasisel suurenemisel muutuvad keskkonna omadused uuesti.
Mõnede ainete dielektrilise konstandi väärtused
| Aine | Keemiline valem | Mõõtmistingimused | ε r iseloomulik väärtus |
|---|---|---|---|
| Alumiiniumist | Al | 1 kHz | -1300 + 1,3 Mall:Ei |
| Hõbedane | Ag | 1 kHz | -85 + 8Mall:Ei |
| Vaakum | - | - | 1 |
| Õhk | - | Tavatingimused, 0,9 MHz | 1,00058986 ± 0,00000050 |
| Süsinikdioksiid | CO2 | Tavalised tingimused | 1,0009 |
| Teflon | - | - | 2,1 |
| Nailon | - | - | 3,2 |
| Polüetüleen | [-CH2-CH2-] n | - | 2,25 |
| Polüstüreen | [-CH2-C(C6H5)H-] n | - | 2,4-2,7 |
| Kumm | - | - | 2,4 |
| Bituumen | - | - | 2,5-3,0 |
| Süsinikdisulfiid | CS 2 | - | 2,6 |
| Parafiin | C 18 N 38 – C 35 N 72 | - | 2,0-3,0 |
| Paber | - | - | 2,0-3,5 |
| Elektroaktiivsed polümeerid | − | − | 2-12 |
| Eboniit | (C6H9S) 2 | − | 2,5-3,0 |
| pleksiklaas (pleksiklaas) | - | - | 3,5 |
| Kvarts | SiO2 | - | 3,5-4,5 |
| Ränidioksiid | SiO2 | − | 3,9 |
| Bakeliit | - | - | 4,5 |
| Betoon | − | − | 4,5 |
| Portselan | − | − | 4,5-4,7 |
| Klaas | − | − | 4,7 (3,7-10) |
| Klaaskiud FR-4 | - | - | 4,5-5,2 |
| Getinax | - | - | 5-6 |
| Vilgukivi | - | - | 7,5 |
| Kumm | − | − | 7 |
| Polycor | 98% Al2O3 | - | 9,7 |
| Teemant | − | − | 5,5-10 |
| soola | NaCl | − | 3-15 |
| Grafiit | C | − | 10-15 |
| Keraamika | − | − | 10-20 |
| Räni | Si | − | 11.68 |
| Bor | B | − | 2.01 |
| Ammoniaak | NH3 | 20°C | 17 |
| 0 °C | 20 | ||
| −40 °C | 22 | ||
| −80 °C | 26 | ||
| Etanool | C2H5OH või CH3-CH2-OH | − | 27 |
| metanool | CH3OH | − | 30 |
| Etüleenglükool | HO-CH2-CH2-OH | − | 37 |
| Furfuraal | C5H4O2 | − | 42 |
Loeng nr 19
- Gaasiliste, vedelate ja tahkete dielektrikute elektrijuhtivuse olemus
Dielektriline konstant
Suhteline dielektriline konstant või dielektriline konstant ε- dielektriku üks olulisemaid makroskoopilisi elektrilisi parameetreid. Dielektriline konstantε iseloomustab kvantitatiivselt dielektriku polariseerumisvõimet elektriväljas ja hindab ka selle polaarsuse astet; ε on dielektrilise materjali konstant antud temperatuuril ja elektripinge sagedusel ning näitab, mitu korda on kondensaatori laeng dielektrikuga suurem kui sama suurusega kondensaatori laeng vaakumiga.
Dielektriline konstant määrab toote (kondensaatori, kaabli isolatsiooni jne) elektrilise mahtuvuse väärtuse. Paralleelse plaatkondensaatori puhul on elektriline mahtuvus KOOS,Ф, väljendatuna valemiga (1)
kus S on mõõteelektroodi pindala, m2; h on dielektriku paksus, m. Valemist (1) on selge, et mida suurem on väärtus ε dielektrik, seda suurem on samade mõõtmetega kondensaatori elektriline mahtuvus. Elektriline mahtuvus C on omakorda pinnalaengu proportsionaalsustegur QK, akumuleeritud kondensaator ja sellele rakendatud elektripinge
lõngamine U(2):
Valemist (2) järeldub, et elektrilaeng QK, kondensaatori poolt akumuleeritud on võrdeline väärtusega ε dielektriline. Teades QK ja kondensaatori geomeetrilisi mõõtmeid saab määrata ε dielektriline materjal etteantud pinge jaoks.
Vaatleme laengu moodustumise mehhanismi QK dielektrikuga kondensaatori elektroodidel ja millised komponendid selle laengu moodustavad. Selleks võtame kaks ühesuguste geomeetriliste mõõtmetega lamedat kondensaatorit: üks vaakumiga, teine dielektrikuga täidetud elektroodidevahelise ruumiga ja rakendame neile sama elektrilist pinget. U(Joonis 1). Esimese kondensaatori elektroodidele moodustub laeng Q0, teise elektroodidel - QK. Omakorda laeng QK on tasude summa Q0 Ja K(3):
Lae K 0 moodustab välisväli E0, akumuleerides kondensaatori elektroodidele kolmanda osapoole laenguid pinnatihedusega σ 0. K- see on kondensaatori elektroodide lisalaeng, mille tekitab elektriline pingeallikas, et kompenseerida dielektriku pinnale tekkivaid seotud laenguid.
Ühtlaselt polariseeritud dielektrikus on laeng K vastab seotud laengute pinnatihedusele σ. Laeng σ moodustab välja E сз, mis on suunatud välja E O vastas.
Kõnealuse dielektriku dielektrilist konstanti saab esitada laengu suhtena QK laadimiseks dielektrikuga täidetud kondensaator Q0 sama kondensaator vaakumiga (3):
Valemist (3) järeldub, et dielektriline konstant ε - suurus on mõõtmeteta ja mis tahes dielektriku puhul on see suurem kui ühtsus; vaakumi korral ε = 1. Vaadeldavast näitest ka
on näha, et dielektrikuga kondensaatori elektroodidel laengu tihedus ε korda kondensaatori elektroodide laengutihedus vaakumiga ja pinged mõlemal samadel pingetel
nende kondensaatorid on samad ja sõltuvad ainult pingest U ja elektroodide vahelised kaugused (E = U/h).
Lisaks suhtelisele dielektrilisele konstandile ε eristama absoluutne dielektriline konstant ε a, F/m, (4)
millel puudub füüsiline tähendus ja mida kasutatakse elektrotehnikas.
Dielektrilise konstandi εr suhtelist muutust temperatuuri tõusuga 1 K võrra nimetatakse dielektrilise konstandi temperatuuriteguriks.
ТКε = 1/ εr d εr/dT К-1 Õhu puhul temperatuuril 20°С ТК εr = -2,10-6К-
Ferroelektrikute elektrilist vananemist väljendatakse εr vähenemisena aja jooksul. Põhjuseks on domeenide ümberrühmitamine.
Eriti äkiline muutus dielektrilist konstanti aja jooksul täheldatakse Curie punktile lähedasel temperatuuril. Ferroelektriku kuumutamine Curie punktist kõrgemale temperatuurile ja sellele järgnev jahutamine tagastab εr oma eelmisele väärtusele. Samasuguse dielektrilise konstandi taastamise saab saavutada, kui ferroelektrik puutub kokku suurenenud intensiivsusega elektriväljaga.
Komplekssete dielektrikute puhul - mehaaniline segu kahest komponendist, mille εr on esimeses lähenduses: εrх = θ1 · εr1х · θ · εr2х, kus θ on segu komponentide mahukontsentratsioon, εr on segukomponendi suhteline dielektriline konstant.
Dielektrilist polarisatsiooni võivad põhjustada: mehaanilised koormused (piesopolarisatsioon piesoelektrikutes); kuumutamine (püropolarisatsioon püroelektrikas); valgus (fotopolarisatsioon).
Dielektriku polariseeritud olekut elektriväljas E iseloomustab elektrimoment ruumalaühiku kohta, polarisatsioon P, C/m2, mis on seotud tema suhtelise dielektrilise konstandiga nt: P = e0 (nt - 1)E, kus e0 = 8,85∙10-12 F/m. Korrutist e0∙eг =e, F/m nimetatakse absoluutseks dielektriliseks konstandiks. Gaasilistes dielektrikutes erineb nt vähe 1,0-st, mittepolaarsetes vedelikes ja tahketes ainetes ulatub 1,5 - 3,0, polaarsetes on see suurte väärtustega; ioonkristallides, nt - 5-MO, ja nendes, millel on perovskiitkristallvõre, ulatub see 200-ni; ferroelektrikas nt - 103 ja rohkem.
Mittepolaarsetes dielektrikutes nt väheneb temperatuuri tõustes veidi, polaarsetes dielektrikutes seostuvad muutused ühe või teise polarisatsioonitüübi ülekaaluga, ioonkristallides see suureneb, mõnel ferroelektriku puhul ulatub Curie temperatuuril 104 või rohkem. Temperatuurimuutusi iseloomustab nt temperatuurikoefitsient. Polaardielektrikuid iseloomustab nt sagedusvahemiku vähenemine, kus polarisatsiooniaeg t on võrreldav T/2-ga.
Seotud Informatsioon.
VIRTUAALNE LABORITÖÖ nr 3 ON
TAHKEOSKE FÜÜSIKA
Juhised rakendamiseks laboritööd Nr 3 õpilastele mõeldud “Tahkeosa” füüsika rubriigis tehnilised erialad kõik haridusvormid
Krasnojarsk 2012
Ülevaataja
Füüsikaliste ja matemaatikateaduste kandidaat, dotsent O.N. Bandurina
(Siberi Riiklik Lennundusülikool
nime saanud akadeemik M.F. Reshetnev)
Avaldatud IKT metoodilise komisjoni otsusega
Pooljuhtide dielektrilise konstandi määramine. Tahkisfüüsika virtuaalne laboritöö nr 3: Laboratoorsete tööde teostamise juhend nr 3 tehnikaüliõpilaste “Tahkise” füüsika rubriigis. spetsialist. kõik õppevormid / koostanud: A.M. Harkiv; Sib. olek kosmoselennundus univ. – Krasnojarsk, 2012. – 21 lk.
Siberi osariigi lennundus
Ülikool sai nime akadeemiku M.F. Reshetneva, 2012
Sissejuhatus……………………………………………………………………………………………4
Vastuvõtt laboritööle………………………………………………………………
Laboratoorsete tööde ettevalmistamine kaitsmiseks…………………………………………4
Pooljuhtide dielektrilise konstandi määramine…………........5
Meetodi teooria…………………………………………………………………………………......5
Dielektrilise konstandi mõõtmise metoodika…………………..……..11
Mõõtmistulemuste töötlemine………………………..……………………………………
Testi küsimused……………………………………………………………….17
Test…………………………………………………………………………………….17
Viited………………………………………………………………………………………20
Lisa………………………………………………………………………………………………21
SISSEJUHATUS
Andmed juhised sisaldavad kirjeldusi laboritöödest, milles on kasutatud virtuaalseid mudeleid kursusest “Tahkisefüüsika”.
Sissepääs laboritööle:
Viib läbi õpetaja rühmades iga õpilase personaalse küsitlusega. Sissepääs:
1) Iga õpilane koostab esmalt oma isiklikud märkmed selle laboritöö jaoks;
2) Õpetaja kontrollib individuaalselt konspektide vormistust ning esitab küsimusi teooria, mõõtmistehnika, paigaldamise ja tulemuste töötlemise kohta;
3) Õpilane vastab küsitud küsimused;
4) Õpetaja lubab õpilasel töötada ja paneb õpilase märkmetele oma allkirja.
Laboratoorsete tööde ettevalmistamine kaitsmiseks:
Täielikult lõpetatud ja kaitsmiseks ettevalmistatud töö peab vastama järgmistele nõuetele:
Kõikide punktide täitmine: kõik vajalike väärtuste arvutused, kõik tabelid tindiga täidetud, kõik graafikud joonistatud jne.
Ajakava peab vastama kõigile õpetaja nõudmistele.
Kõigi tabelite väärtuste jaoks tuleb kirjutada vastav mõõtühik.
Iga graafiku järeldused registreeriti.
Vastus kirjutati välja ettenähtud vormis.
Vastuse põhjal tehtud järeldused fikseeriti.
POOLJUHTIDE DIELEKTRILISE JÄDEVASUSE MÄÄRAMINE
Meetodi teooria
Polarisatsioon on dielektriku võime polariseeruda elektrivälja mõjul, s.o. muuta ühendatud laetud dielektriliste osakeste asukohta ruumis.
Kõige olulisem vara dielektrikud on nende võime elektriliselt polariseeruda, st. elektrivälja mõjul toimub laetud osakeste või molekulide suunatud nihkumine piiratud vahemaa tagant. Elektrivälja mõjul nihkuvad nii polaarsetes kui ka mittepolaarsetes molekulides laengud.
Neid on üle tosina erinevat tüüpi polarisatsioon. Vaatame mõnda neist:
1. Elektrooniline polarisatsioon on elektronide orbiitide nihkumine positiivselt laetud tuuma suhtes. See esineb mis tahes aine kõigis aatomites, s.t. kõigis dielektrikutes. Elektrooniline polarisatsioon tuvastatakse 10 -15 -10 -14 sekundi jooksul.
2. Iooniline polarisatsioon– vastupidiselt laetud ioonide nihkumine üksteise suhtes ioonsete sidemetega ainetes. Selle loomise aeg on 10 -13 -10 -12 s. Elektrooniline ja ioonne polarisatsioon on polarisatsiooni hetkeliste või deformatsioonitüüpide hulgas.
3. Dipool või orientatsiooni polarisatsioon dipoolide elektrivälja suunalise orientatsiooni tõttu. Polaarsetel dielektrikutel on dipoolpolarisatsioon. Selle loomise aeg on 10 -10 -10 -6 s. Dipoolpolarisatsioon on üks aeglaseid või lõdvestavaid polarisatsioonitüüpe.
4. Rände polarisatsioon täheldatud ebahomogeensetes dielektrikutes, milles elektrilaengud kogunevad ebahomogeensuse piirkonna piirile. Rändepolarisatsiooni tuvastamise protsessid on väga aeglased ja võivad kesta minutite ja isegi tundide jooksul.
5. Ioon-relaksatsiooni polarisatsioon on põhjustatud nõrgalt seotud ioonide liigsest ülekandmisest elektrivälja mõjul võrekonstanti ületavate vahemaade tagant. Ioonide lõdvestuspolarisatsioon avaldub mõnes kristalses aines ioonide kujul esinevate lisandite või kristallvõre lahtise pakkimise korral. Selle rajamise aeg on 10 -8 -10 -4 s.
6. Elektrooniline lõõgastuspolarisatsioon tekib liigsete "defekt" elektronide või "aukude" tõttu, mida ergastab soojusenergia. Seda tüüpi polarisatsioon põhjustab reeglina kõrge dielektrilise konstandi.
7. Spontaanne polarisatsioon– spontaanne polarisatsioon, mis esineb teatud ainetel (näiteks Rochelle'i sool) teatud temperatuurivahemikus.
8. Elastne-dipoolne polarisatsioon seotud dipoolide elastse pöörlemisega läbi väikeste nurkade.
9. Jääkpolarisatsioon– polarisatsioon, mis püsib mõnes aines (elektreetides) pikka aega pärast elektrivälja eemaldamist.
10. Resonantspolarisatsioon. Kui elektrivälja sagedus on lähedane dipoolide võnkumiste omasagedusele, võivad molekulide vibratsioonid suureneda, mis toob kaasa resonantspolarisatsiooni ilmnemise dipooldielektrikus. Resonantspolarisatsiooni täheldatakse sagedustel, mis asuvad infrapunavalguse piirkonnas. Tõelisel dielektrikul võib samaaegselt olla mitut tüüpi polarisatsiooni. Määratakse kindlaks üht või teist tüüpi polarisatsiooni esinemine füüsilised ja keemilised omadused ained ja kasutatavad sagedused.
Peamised parameetrid:
ε – dielektriline konstant– materjali polarisatsioonivõime mõõt; see on suurus, mis näitab, mitu korda on elektrilaengute vastastikmõju antud materjalis väiksem kui vaakumis. Dielektriku sisse ilmub väli, mis on suunatud välise vastas.
Väline väljatugevus nõrgeneb võrreldes samade laengute väljaga vaakumis ε korda, kus ε on suhteline dielektriline konstant.
Kui kondensaatoriplaatide vaheline vaakum asendatakse dielektrikuga, siis polarisatsiooni tulemusena suureneb mahtuvus. See on dielektrilise konstandi lihtsa määratluse alus:
kus C 0 on kondensaatori mahtuvus, mille plaatide vahel on vaakum.
C d on sama kondensaatori mahtuvus dielektrikuga.
Isotroopse keskkonna dielektriline konstant ε määratakse seosega:
(2)
kus χ on dielektriline vastuvõtlikkus.
D = tan δ – dielektrilise kao puutuja
Dielektrilised kaod - kaotused elektrienergia, mis on põhjustatud voolude voolust dielektrikutes. Eristatakse läbijuhtivusvoolu I sc.pr, mis on põhjustatud väikese arvu kergesti liikuvate ioonide olemasolust dielektrikutes, ja polarisatsioonivoolusid. Elektroonilise ja ioonpolarisatsiooni korral nimetatakse polarisatsioonivoolu nihkevooluks I cm, see on väga lühiajaline ja seda ei registreerita instrumentidega. Aeglase (lõdvestava) polarisatsioonitüübiga seotud voolusid nimetatakse neeldumisvooludeks I abs. Üldjuhul määratakse koguvool dielektrikus järgmiselt: I = I abs + I sk.pr. Pärast polarisatsiooni kindlaksmääramist on koguvool võrdne: I=I efektiivväärtus. Kui konstantses väljas tekivad pinge sisse- ja väljalülitamise hetkel polarisatsioonivoolud ning koguvool määratakse võrrandiga I = I sk.pr, siis vahelduvväljas tekivad hetkel polarisatsioonivoolud. pinge polaarsuse muutused. Selle tulemusena võivad kaod dielektrikus vahelduvas väljas olla märkimisväärsed, eriti kui rakendatud pinge pooltsükkel läheneb polarisatsiooni tekkimise ajale.
Joonisel fig. 1(a) kujutab vooluahelat, mis on samaväärne kondensaatoriga, mille dielektrik asub vahelduvpingeahelas. Selles vooluringis asendatakse reaalse dielektrikuga kondensaator, millel on kadusid, ideaalse kondensaatoriga C paralleelse aktiivtakistusega R. Joonisel fig. Joonis 1(b) kujutab vaadeldava vooluahela voolude ja pingete vektordiagrammi, kus U on ahela pinge; I ak – aktiivvool; I r – reaktiivvool, mis on faasis aktiivkomponendist 90° ees; I ∑ - koguvool. Sel juhul: I а =I R =U/R ja I р =I C =ωCU, kus ω on vahelduva välja ringsagedus.
Riis. 1. (a) – diagramm; (b) – voolude ja pingete vektorskeem
Dielektrilise kao nurk on nurk δ, mis täiendab kuni 90° faasinihke nurka φ mahtuvusliku vooluahela voolu I ∑ ja pinge U vahel. Dielektrikute kadusid vahelduvväljas iseloomustatakse dielektrilise kadude puutujaga: tan δ=I a /I r.
Kõrgsageduslike dielektrikute dielektrilise kadude puutuja piirväärtused ei tohiks ületada (0,0001–0,0004) ja madalsageduslike dielektrikute puhul (0,01–0,02).
ε ja tan δ sõltuvused temperatuurist T ja sagedusest ω
Materjalide dielektrilised parameetrid sõltuvad erineval määral temperatuurist ja sagedusest. Suur hulk dielektrilised materjalid ei võimalda meil katta kõigi nendest teguritest tulenevate sõltuvuste tunnuseid.
Seetõttu on joonisel fig. 2 (a, b) kujutab mõnele põhirühmale iseloomulikke üldsuundumusi, s.t. Toodud on dielektrilise konstandi ε tüüpilised sõltuvused temperatuurist T (a) ja sagedusest ω (b).
Riis. 2. Dielektrilise konstandi tegeliku (εʹ) ja imaginaarse (εʺ) osa sagedussõltuvus orientatsioonilise lõdvestusmehhanismi olemasolul
Kompleksne dielektriline konstant. Lõõgastusprotsesside juuresolekul on mugav kirjutada dielektriline konstant komplekssel kujul. Kui Debye'i valem kehtib polariseeritavuse jaoks:
(3)
kus τ on relaksatsiooniaeg, α 0 on statistiline orientatsiooniline polariseeritavus. Siis, eeldades, et kohalik väli on võrdne välisega, saame (SGS-is):
εʹ ja εʺ sõltuvuse graafikud korrutisest ωτ on näidatud joonisel fig. 2. Pange tähele, et εʹ (ε tegelik osa) vähenemine toimub εʺ maksimumi (ε kujuteldava osa) lähedal.
See εʹ ja εʺ muutumise kulg sagedusega on sagedane näide rohkemast üldine tulemus, mille kohaselt εʹ(ω) sagedusel toob kaasa ka εʺ(ω) sõltuvuse sagedusest. SI-süsteemis tuleks 4π asendada 1/ε 0-ga.
Rakendatud välja mõjul polariseeruvad mittepolaarses dielektrikus olevad molekulid, muutudes dipoolideks indutseeritud dipoolmomendiga μ Ja, võrdeline väljatugevusega:
(5)
Polaarses dielektrikus on polaarse molekuli dipoolmoment μ üldiselt võrdne tema enda μ 0 ja indutseeritud μ vektori summaga Ja hetked:
(6)
Nende dipoolide tekitatud väljatugevused on võrdelised dipoolmomendiga ja pöördvõrdelised kauguse kuubiga.
Mittepolaarsete materjalide puhul tavaliselt ε = 2 – 2,5 ja ei sõltu sagedusest kuni ω ≈10 12 Hz. ε sõltuvus temperatuurist tuleneb sellest, et selle muutumisel muutuvad tahkete ainete lineaarsed mõõtmed ning vedelate ja gaasiliste dielektrikute mahud, mis muudab molekulide arvu n ruumalaühiku kohta.
ja nendevahelised vahemaad. Kasutades dielektrikute teooriast tuntud seoseid F=n\μ Ja Ja F=ε 0 (ε - 1)E, Kus F– materjali polarisatsioon, mittepolaarsete dielektrikute jaoks on meil:
(7)
Kui E=konst ka μ Ja= const ja temperatuurimuutus ε on tingitud ainult n muutusest, mis on temperatuuri Θ lineaarfunktsioon, ka sõltuvus ε = ε(Θ) on lineaarne. Polaarsete dielektrikute puhul analüütilisi sõltuvusi ei ole ja tavaliselt kasutatakse empiirilisi sõltuvusi.
1) Temperatuuri tõustes dielektriku maht suureneb ja dielektriline konstant veidi väheneb. ε vähenemine on eriti märgatav mittepolaarsete dielektrikute pehmenemise ja sulamise perioodil, mil nende maht oluliselt suureneb. Tänu elektronide tsirkulatsiooni kõrgele sagedusele orbiitidel (umbes 10 15 –10 16 Hz) on elektroonilise polarisatsiooni tasakaaluseisundi tekkimise aeg väga lühike ja mittepolaarsete dielektrikute läbilaskvus ε ei sõltu välja sagedusest. tavaliselt kasutatav sagedusvahemik (kuni 10 12 Hz).
2) Temperatuuri tõustes üksikute ioonide vahelised sidemed nõrgenevad, mis hõlbustab nende vastasmõju välisvälja mõjul ja see toob kaasa ioonide polarisatsiooni ja dielektrilise konstandi ε suurenemise. Ioonide polarisatsiooni oleku kindlakstegemiseks kuluva lühikese aja tõttu (umbes 10 13 Hz, mis vastab ioonide vibratsiooni loomulikule sagedusele kristallvõre) välisvälja sageduse muutus tavapärastes töövahemikes praktiliselt ei mõjuta ioonsete materjalide ε väärtust.
3) Polaarsete dielektrikute dielektriline konstant sõltub tugevalt välisvälja temperatuurist ja sagedusest. Temperatuuri tõustes suureneb osakeste liikuvus ja väheneb nendevahelise vastasmõju energia, s.t. nende orientatsioon hõlbustatakse välisvälja mõjul – dipooli polarisatsioon ja dielektriline konstant suurenevad. Kuid see protsess jätkub ainult teatud temperatuurini. Temperatuuri edasise tõusuga läbilaskvus ε väheneb. Kuna dipoolide orienteerumine välja suunas toimub soojusliikumise protsessis ja soojusliikumise kaudu, nõuab polarisatsiooni kehtestamine märkimisväärset aega. See aeg on nii pikk, et vahelduvates kõrgsageduslikes väljades ei ole dipoolidel aega mööda välja orienteeruda ja läbilaskvus ε väheneb.
Dielektrilise konstandi mõõtmise metoodika
Kondensaatori mahtuvus. Kondensaator on kahest dielektrikuga eraldatud juhist (plaadist) koosnev süsteem, mille paksus on juhtmete joonmõõtmetega võrreldes väike. Näiteks kaks lamedat metallplaati, mis on paigutatud paralleelselt ja eraldatud dielektrilise kihiga, moodustavad kondensaatori (joonis 3).
Kui lamekondensaatori plaatidele antakse võrdse suurusega laengud ja vastupidised märgid, on plaatide vaheline elektrivälja tugevus kaks korda tugevam kui ühe plaadi väljatugevus:
(8)
kus ε on plaatidevahelist ruumi täitva dielektriku dielektriline konstant.
Füüsiline kogus, mis on määratud laadimissuhtega qüks kondensaatori plaatidest kondensaatoriplaatide potentsiaalide erinevusele Δφ nimetatakse kondensaatori mahtuvus:
(9)
Elektrilise võimsuse ühik SI – Farad(F). Kondensaatori võimsusega 1 F on plaatide potentsiaalide erinevus 1 V, kui plaatidele antakse erinevad laengud 1 C: 1 F = 1 C/1 V.
Paralleelse plaatkondensaatori mahtuvus. Lamekondensaatori elektrilise võimsuse arvutamise valemi saab avaldise (8) abil. Tegelikult on väljatugevus: E= φ/εε 0 = q/εε 0 S, Kus S- plaadi pindala. Kuna väli on ühtlane, on kondensaatori plaatide potentsiaalide erinevus võrdne: φ 1 – φ 2 = Ed = qd/εε 0 S, Kus d- plaatide vaheline kaugus. Asendades valemiga (9), saame lamekondensaatori elektrilise võimsuse avaldise:
(10)
Kus ε 0 - õhu dielektriline konstant; S- kondensaatoriplaadi pindala, S=hl, Kus h- plaadi laius, l- selle pikkus; d– kondensaatoriplaatide vaheline kaugus.
Avaldis (10) näitab, et kondensaatori elektrilist võimsust saab suurendada pindala suurendamisega S selle katted, vähendades kaugust d nende vahel ja suurte dielektrilise konstandi ε väärtustega dielektrikute kasutamine.
Riis. 3. Kondensaator, millesse on asetatud dielektrik
Kui kondensaatori plaatide vahele asetada dielektriline plaat, muutub kondensaatori mahtuvus. Kaaluda tuleks võimalust paigutada kondensaatoriplaatide vahele dielektriline plaat.
Tähistame: d c – õhupilu paksus, d m - dielektrilise plaadi paksus, l B on kondensaatori õhuosa pikkus, l m on dielektrikuga täidetud kondensaatori osa pikkus, ε m on materjali dielektriline konstant. Võttes arvesse, et l = l sisse + l m, a d = d sisse + d m, siis võib neid valikuid kaaluda järgmistel juhtudel:
Millal l in = 0, d at = 0 meil on tahke dielektrikuga kondensaator:
(11)
Klassikalise makroskoopilise elektrodünaamika võrranditest, mis põhinevad Maxwelli võrranditel, järeldub, et kui dielektrik asetatakse nõrgasse vahelduvasse välja, mis varieerub vastavalt harmoonilisele seadusele sagedusega ω, saab kompleksläbivuse tensor järgmise kuju:
(12)
kus σ on aine optiline juhtivus, εʹ on aine dielektriline konstant, mis on seotud dielektriku polarisatsiooniga. Avaldist (12) saab taandada järgmine vaade:
(13)
kus kujuteldav termin vastutab dielektriliste kadude eest.
Praktikas mõõdetakse C - lamekondensaatori kujuga proovi mahtuvust. Seda kondensaatorit iseloomustab dielektrilise kao puutuja:
tgδ=ωCR c (14)
või kvaliteeditegur:
Q c = 1/ tanδ (15)
kus R c on takistus, mis sõltub peamiselt dielektrilistest kadudest. Nende karakteristikute mõõtmiseks on mitmeid meetodeid: mitmesugused sillameetodid, mõõtmised mõõdetud parameetri teisendamisega ajavahemikuks jne. .
Käesolevas töös mahtuvuse C ja dielektrilise kao tangensi D = tanδ mõõtmisel kasutasime ettevõtte GOOD WILL INSTRUMENT Co Ltd poolt välja töötatud tehnikat. Mõõtmised viidi läbi täppisimmittantsi mõõturiga - LCR-819-RLC. Seade võimaldab mõõta mahtuvust vahemikus 20 pF–2,083 mF, kadude tangenti vahemikus 0,0001–9999 ja rakendada nihkevälja. Sisepinge kuni 2 V, välispinge kuni 30 V. Mõõtmise täpsus on 0,05%. Testsignaali sagedus 12 Hz -100 kHz.
Selles töös viidi mõõtmised läbi sagedusega 1 kHz temperatuurivahemikus 77 K< T < 270 К в нулевом магнитном поле и в поле 5 kOe. Образцы для измерений имели форму параллелепипеда с размерами 2*3*4 мм (х=0.1), где d = 2 мм – толщина образца, площадь грани S = 3*4 мм 2 .
Temperatuurisõltuvuste saamiseks asetatakse kamber koos prooviga soojusvaheti kaudu juhitavasse jahutusvedeliku (lämmastiku) voolu, mille temperatuuri reguleerib küttekeha. Küttekeha temperatuuri juhib termostaat. Tagasiside temperatuurimõõtjast termostaadini võimaldab seadistada temperatuuri mõõtmise kiirust või seda stabiliseerida. Temperatuuri reguleerimiseks kasutatakse termopaari. Selles töös muutus temperatuur kiirusega 1 kraad/min. See meetod võimaldab mõõta temperatuuri 0,1 kraadise veaga.
Mõõteelement koos selle külge kinnitatud prooviga asetatakse voolukrüostaati. Element on ühendatud LCR-mõõturiga varjestatud juhtmetega krüostaadi korgis oleva pistiku kaudu. Krüostaat asetatakse FL-1 elektromagneti pooluste vahele. Magnettoiteallikas võimaldab saada kuni 15 kOe magnetvälju. Magnetvälja tugevuse H mõõtmiseks kasutatakse termiliselt stabiliseeritud Halli andurit koos elektroonikaplokiga. Magnetvälja stabiliseerimiseks on toiteallika ja magnetvälja mõõtja vahel tagasiside.
Mahtuvuse C ja kadude tangensi D = tan δ mõõdetud väärtused on seotud soovitud füüsikaliste suuruste εʹ ja εʺ väärtustega järgmiste seostega:
(16)
(17)
| № | C(pF) | Re(ε’) | T (°K) | tan δ | Q c | Im (ε) | ω (Hz) | σ (ω) |
| 3,805 | 71,66 | 0,075 | 13,33 | 5,375 | 10 3 | |||
| 3,838 | 0,093 | |||||||
| 3,86 | 0,088 | |||||||
| 3,849 | 0,094 | |||||||
| 3,893 | 0,106 | |||||||
| 3,917 | 0,092 | |||||||
| 3,951 | 0,103 | |||||||
| 3,824 | 0,088 | |||||||
| 3,873 | 0,105 | |||||||
| 3,907 | 0,108 | |||||||
| 3,977 | 0,102 | |||||||
| 4,031 | 0,105 | |||||||
| 4,062 | 0,132 | |||||||
| 4,144 | 0,109 | |||||||
| 4,24 | 0,136 | |||||||
| 4,435 | 0,175 | |||||||
| 4,553 | 0,197 | |||||||
| 4,698 | 0,233 | |||||||
| 4,868 | 0,292 | |||||||
| 4,973 | 0,361 | |||||||
| 5,056 | 0,417 | |||||||
| 5,164 | 0,491 | |||||||
| 5,246 | 0,552 | |||||||
| 5,362 | 0,624 | |||||||
| 5,453 | 0,703 | |||||||
| 5,556 | 0,783 | |||||||
| 5,637 | 0,867 | |||||||
| 5,738 | 0,955 | |||||||
| 5,826 | 1,04 | |||||||
| 5,902 | 1,136 |
Tabel nr 1. Gd x Mn 1-x S, (x=0,1).
Dielektriline konstant- see on üks peamisi dielektrikute elektrilisi omadusi iseloomustavaid parameetreid. Teisisõnu, see määrab, kui hea isolaator on konkreetne materjal.
Dielektrilise konstandi väärtus näitab dielektrikus esineva elektrilise induktsiooni sõltuvust sellele mõjuvast elektrivälja tugevusest. Pealegi ei mõjuta selle väärtus mitte ainult füüsikalised omadused materjal või meedium ise, aga ka välja sagedus. Reeglina näitavad teatmeteosed staatilise või madala sagedusega välja jaoks mõõdetud väärtust.
Dielektrilisi konstante on kahte tüüpi: absoluutne ja suhteline.
Suhteline dielektriline konstant näitab uuritava materjali isoleerivate (dielektriliste) omaduste ja vaakumi sarnaste omaduste suhet. See iseloomustab aine isoleerivaid omadusi gaasilises, vedelas või tahkes olekus. See tähendab, et see kehtib peaaegu kõigi dielektrikute kohta. Suhtelise dielektrilise konstandi väärtus gaasilises olekus ainete puhul jääb reeglina vahemikku 1. Vedelike ja tahked ained see võib olla väga laiades piirides – 2-st peaaegu lõpmatuseni.
Näiteks suhteline dielektriline konstant mage vesi võrdub 80-ga ja ferroelektrilistel - kümneid või isegi sadu ühikuid, olenevalt materjali omadustest.
Absoluutne dielektriline konstant on konstantne väärtus. See iseloomustab konkreetse aine või materjali isoleerivaid omadusi, olenemata selle asukohast ja seda mõjutavatest välisteguritest.
Kasutamine
Dielektrilist konstanti või pigem selle väärtusi kasutatakse uute elektroonikakomponentide, eriti kondensaatorite, väljatöötamisel ja projekteerimisel. Tulevased suurused ja elektrilised omadused komponent. Seda väärtust võetakse arvesse ka tervete elektriahelate väljatöötamisel (eriti kõrgsageduselektroonikas) ja isegi
Dielektriline konstant
Polarisatsiooni nähtust hinnatakse dielektrilise konstandi ε väärtuse järgi. Parameetrit ε, mis iseloomustab materjali võimet moodustada mahtuvust, nimetatakse suhteliseks dielektriliseks konstandiks.
Sõna "sugulane" jäetakse tavaliselt välja. Arvestada tuleks sellega, et elektroodidega isolatsioonisektsiooni elektriline mahtuvus, s.o. kondensaator sõltub geomeetrilistest mõõtmetest, elektroodide konfiguratsioonist ja selle kondensaatori dielektriku moodustava materjali struktuurist.
Vaakumis ε = 1 ja iga dielektrik on alati suurem kui 1. Kui C0 - em-
luu, mille plaatide vahel on suvalise kuju ja suurusega vaakum ning C on sama suuruse ja kujuga kondensaatori mahtuvus, mis on täidetud dielektrikuga dielektrikonstandiga ε, siis
Tähistades C0 elektrilist konstanti (F/m), võrdne
С0 = 8,854,10-12,
leiame absoluutse dielektrilise konstandi
ε’ = ε0 .ε.
Määrame mõne dielektriku vormi mahtuvuse väärtused.
Paralleelse plaatkondensaatori jaoks
С = ε0 ε S/h = 8,854 1О-12 ε S/h.
kus S on elektroodi ristlõike pindala, m2;
h - elektroodide vaheline kaugus, m.
Praktiline tähtsus dielektriline konstant on väga kõrge. See ei määra mitte ainult materjali võimet moodustada mahutit, vaid on kaasatud ka mitmetesse põhivõrranditesse, mis iseloomustavad füüsikalised protsessid voolab dielektrikus.
Gaaside dielektriline konstant on nende madala tiheduse tõttu (molekulide suurte vahemaade tõttu) tähtsusetu ja ühtsusele lähedane. Tavaliselt on gaasi polarisatsioon elektrooniline või dipoolne, kui molekulid on polaarsed. Mida suurem on molekuli raadius, seda suurem on gaasi ε. Gaasi molekulide arvu muutus gaasi ruumalaühikus (n) koos temperatuuri ja rõhu muutumisega põhjustab gaasi dielektrilise konstandi muutumise. Molekulide arv N on võrdeline rõhuga ja pöördvõrdeline absoluutse temperatuuriga.
Niiskuse muutumisel muutub õhu dielektriline konstant veidi otseses proportsioonis niiskuse muutumisega (koos toatemperatuuril). Kell kõrgendatud temperatuur niiskuse mõju on oluliselt suurenenud. Dielektrilise konstandi sõltuvust temperatuurist iseloomustab avaldis
T K e = 1/e (de/dT).
Seda avaldist kasutades saab arvutada dielektrilise konstandi suhtelise muutuse temperatuuri muutumisel 1 0 K võrra - nn. temperatuuri koefitsient Dielektrilise konstandi TC.
Mittepolaarse gaasi TC väärtus leitakse valemiga
T K e = (ε -1) / dT.
kus T on temperatuur. TO.
Vedelike dielektriline konstant sõltub tugevalt nende struktuurist. Mittepolaarsete vedelike ε väärtused on väikesed ja lähedased valguse murdumisnäitaja n 2 ruudule. Tehniliste dielektrikutena kasutatavate polaarsete vedelike dielektriline konstant on vahemikus 3,5 kuni 5, mis on märgatavalt kõrgem kui mittepolaarsete vedelike puhul.
Seega määratakse dipoolmolekule sisaldavate vedelike polarisatsioon samaaegselt elektroonilise ja dipool-relaksatsiooni polarisatsiooniga.
Väga polaarseid vedelikke iseloomustab nende kõrge juhtivuse tõttu kõrge ε väärtus. ε temperatuurisõltuvus dipoolvedelikes on keerulisem kui neutraalsetes vedelikes.
Seetõttu suureneb klooritud bifenüüli (savol) ε sagedusel 50 Hz kiiresti vedeliku ja dipooli viskoossuse järsu languse tõttu.
molekulidel on pärast temperatuuri muutust aega orienteeruda.
ε vähenemine toimub molekulide suurenenud soojusliikumise tõttu, mis takistab nende orienteerumist elektrivälja suunas.
Dielektrikud jagunevad polarisatsiooni tüübi järgi nelja rühma:
Esimene rühm on ühe koostisega, homogeensed, puhtad, ilma lisanditeta, dielektrikud, millel on peamiselt elektrooniline polarisatsioon või ioonide tihe pakkimine. Nende hulka kuuluvad mittepolaarsed ja nõrgalt polaarsed tahked dielektrikud kristallilises või amorfne olek, samuti mittepolaarsed ja nõrgalt polaarsed vedelikud ja gaasid.
Teise rühma moodustavad elektroonilise, ioonse ja samaaegselt dipool-relaksatsiooni polarisatsiooniga tehnilised dielektrikud. Nende hulka kuuluvad polaarsed (dipoolsed) orgaanilised poolvedelad ja tahked ained, nagu õli-vaiguühendid, tselluloos, epoksüvaigud ja nendest ainetest valmistatud komposiitmaterjalid.
Kolmas rühm on ioonse ja elektroonilise polarisatsiooniga tehnilised dielektrikud; elektroonilise ja ioonse relaksatsiooni polarisatsiooniga dielektrikud jagunevad kahte alarühma. Esimesse alarühma kuuluvad peamiselt kristalsed ained ioonide tiheda pakkimisega ε< 3,0.
Teise alarühma kuuluvad anorgaanilised klaasid ja klaasfaasi sisaldavad materjalid, samuti lahtise ioonipakendiga kristalsed ained.
Neljandasse rühma kuuluvad ferroelektrikud, millel on spontaansed, elektroonilised, ioonsed, elektron-ioon-relaksatsiooni polarisatsioonid, samuti migratsiooni- või kõrgepinge komposiit-, kompleks- ja kihiliste materjalide puhul.
4. Elektriisolatsioonimaterjalide dielektrilised kaod. Dielektriliste kadude tüübid.
Dielektrilised kaod on võimsus, mis hajub dielektrikus, kui see puutub kokku elektriväljaga ja põhjustab dielektriku kuumenemist.
Dielektrikute kadusid täheldatakse nii vahelduvpinge kui ka konstantse pinge korral, kuna materjalis tuvastatakse juhtivusest tingitud läbivool. Kell pidev pinge, kui perioodilist polarisatsiooni pole, iseloomustatakse materjali kvaliteeti, nagu eespool näidatud, mahu- ja pinnatakistuste väärtustega. Vahelduvpinge korral on vaja kasutada mõnda muud materjali kvaliteedi tunnust, kuna sel juhul tekivad lisaks läbivoolule ka täiendavad põhjused, kaotusi tekitades dielektrikus.
Elektrilise isolatsioonimaterjali dielektrilisi kadusid saab iseloomustada võimsuse hajumisega ruumalaühiku kohta või erikadudega; Sagedamini kasutatakse dielektriku võimet elektriväljas võimsust hajutada, dielektrilise kadu nurka ja ka selle nurga puutujat.
Riis. 3-1. Laengu sõltuvus pingest lineaarse dielektriku puhul ilma kadudeta (a), kadudega (b)
Dielektrilise kao nurk on nurk, mis täiendab kuni 90° faasinihke nurka mahtuvusliku vooluahela voolu ja pinge vahel. Ideaalse dielektriku korral juhib sellises ahelas olev vooluvektor pingevektorit 90° võrra ja dielektrilise kadu nurk on võrdne nulliga. Mida suurem on dielektrikus hajuv võimsus, mis muutub soojuseks, seda väiksem on faasinihke nurk ning suurem on nurk ja selle funktsioon tg.
Vahelduvvooluteooriast on teada, et aktiivne jõud
Ra = UI cos (3-1)
Avaldame jada- ja paralleelahelate võimsused mahtuvustega Cs ja Cp ning nurga all, mis on nurga täiendus kuni 90°.
Järjestikuse ahela jaoks, kasutades avaldist (3-1) ja vastavat vektorskeemi, on meil
P a = 
(3-2)
tg = C s r s (3-3)
Paralleelahela jaoks
P a =UI a =U 2 C p tg (3-4)
tg = (3-5)
Võrdstades avaldisi (3-2) ja (3-4), samuti (3-3) ja (3-5), leiame seosed Cp ja Cs ning rp ja rs vahel.
Cp =Cs/1+tg2 (3-6)
r p = r s (1+ 1/tg 2 ) (3-7)
Kvaliteetsete dielektrikute puhul võite jätta tähelepanuta tg2 väärtuse võrreldes ühtsusega valemis (3-8) ja arvestada Cp Cs C. Dielektrikus hajutatud võimsuse avaldised on sel juhul mõlema ahela jaoks samad:
P a U 2 C tg (3-8)
kus Ra on aktiivvõimsus, W; U - pinge, V; - nurksagedus, s-1; C - mahutavus, F.
Takistus rr paralleelses vooluringis, nagu tuleneb avaldisest (3-7), on mitu korda suurem kui takistus rs. Eridielektriliste kadude avaldis, st võimsus, mis hajub dielektriku ruumalaühiku kohta, on järgmisel kujul:
(3-9)
kus p - erikaod, W/m3; =2 - nurksagedus, s-1, E - elektrivälja tugevus, V/m.
Tõepoolest, mahutavus kuubi vastaskülgede vahel, mille külg on 1 m, on tõepoolest
C1 = 0 r, juhtivuse reaktiivne komponent
(3-10)
aktiivne komponent
Olles mõne meetodiga teatud sagedusel kindlaks määranud uuritava dielektriku ekvivalentse vooluahela parameetrid (Cp ja rr või Cs ja rs), ei saa üldiselt pidada saadud mahtuvuse ja takistuse väärtusi omaseks. antud kondensaator ja kasutada neid andmeid kaonurga arvutamiseks teisel sagedusel. Sellist arvutust saab teha ainult siis, kui ekvivalentahelal on teatud füüsiline alus. Näiteks kui teatud dielektriku puhul on teada, et kaod selles määravad ainult elektrijuhtivusest tulenevad kaod laias sagedusvahemikus, siis saab sellise dielektrikuga kondensaatori kadunurga arvutada mis tahes sageduse jaoks. asub selles vahemikus
tg = 1/ Crp (3-12)
kus C ja rp on konstantne mahtuvus ja takistus, mõõdetuna antud sagedusel.
Sellise kondensaatori kaod, nagu on lihtne näha, ei sõltu sagedusest:
Pa=U2/ rp (3-13)
vastupidi, kui kondensaatori kaod määravad peamiselt toitejuhtmete takistus, aga ka elektroodide endi takistus (näiteks õhuke hõbedakiht), siis sellises kondensaatoris hajuv võimsus suurendamine võrdeliselt sageduse ruuduga:
Pa=U2 C tg =U2 C Crs=U2 2C2rs (3–14)
Viimasest väljendist saame teha väga olulise praktilise järelduse: kõrgetel sagedustel töötamiseks mõeldud kondensaatoritel peaks olema võimalikult väike takistus nii elektroodidest kui ka ühendusjuhtmetest ja üleminekukontaktidest.
Dielektrilised kaod võib nende omaduste ja füüsikalise olemuse järgi jagada nelja põhitüüpi:
1) polarisatsioonist tingitud dielektrilised kaod;
2) läbi elektrijuhtivuse põhjustatud dielektrikaod;
ionisatsiooni dielektrilised kaod;
dielektrilised kaod struktuuri ebahomogeensusest.
Polarisatsioonist põhjustatud dielektrikakad on eriti selgelt täheldatavad relaksatsioonipolarisatsiooniga ainetes: dipoolstruktuuriga dielektrikutes ja ioonse struktuuriga dielektrikutes, millel on ioonide lõdva pakkimine.
Relaksatsiooni dielektrilised kaod on põhjustatud osakeste soojusliikumise katkemisest elektrivälja jõudude mõjul.
Ferroelektrilistes materjalides täheldatud dielektrilised kaod on seotud spontaanse polarisatsiooni nähtusega. Seetõttu on ferroelektrilistes materjalides kaod märkimisväärsed temperatuuridel, mis on madalamad Curie punktist, kui täheldatakse spontaanset polarisatsiooni. Curie punktist kõrgemal temperatuuril vähenevad ferroelektriliste elementide kaod. Ferroelektri elektrilise vananemisega kaasneb kadude mõningane vähenemine aja jooksul.
Polarisatsioonist põhjustatud dielektrilised kadud peaksid hõlmama ka nn resonantskaod, mis ilmnevad dielektrikutes kõrged sagedused. Seda tüüpi kadu täheldatakse eriti selgelt teatud gaaside puhul rangelt määratletud sagedusel ja see väljendub elektrivälja energia intensiivses neeldumises.
Resonantskaod on võimalikud ka tahkistes, kui elektrivälja poolt põhjustatud sundvõnkumiste sagedus langeb kokku tahke aine osakeste omasagedusega. Maksimumi olemasolu tg sagedussõltuvuses on iseloomulik ka resonantskadude mehhanismile, kuid sisse sel juhul temperatuur ei mõjuta maksimumi asendit.
Elektrijuhtivusest tingitud dielektrilised kaod esinevad märgatava mahu- või pinnajuhtivusega dielektrikutes.
Sel juhul saab dielektrilise kao puutuja arvutada valemi abil
Seda tüüpi dielektrilised kaod ei sõltu välja sagedusest; tg väheneb sagedusega vastavalt hüperboolse seadusele.
Elektrijuhtivusest tingitud dielektrilised kaod suurenevad vastavalt eksponentsiaalseadusele temperatuuri tõustes
PaT=Aexp(-b/T) (3-16)
kus A, b on materiaalsed konstandid. Valemit (3-16) saab ligikaudu ümber kirjutada järgmiselt:
PaT=Pa0exp( t) (3-17)
kus PaT - kaod temperatuuril t, °C; Pa0 - kaod temperatuuril 0°C; - materjali konstant.
Dielektrilise kao puutuja varieerub sõltuvalt temperatuurist sama seaduse kohaselt, mida kasutati Pa temperatuurisõltuvuse lähendamiseks, kuna mahtuvuse temperatuuri muutust võib tähelepanuta jätta.
Ionisatsiooni dielektrilised kaod on iseloomulikud dielektrikutele ja gaasilisele olekule; Ionisatsioonikaod avalduvad ebahomogeensena elektriväljad pingetel, mis ületavad antud gaasi ionisatsiooni algusele vastavat väärtust. Ionisatsioonikadusid saab arvutada valemi abil
Pa.u=A1f(U-Ui)3 (3-18)
kus A1 on konstantne koefitsient; f - välja sagedus; U - rakendatud pinge; Ui on ionisatsiooni algusele vastav pinge.
Valem (3-18) kehtib, kui U > Ui ja tg lineaarne sõltuvus E-st. Ionisatsioonipinge Ui sõltub rõhust, mille juures gaas asub, kuna molekulide löökionisatsiooni areng on seotud keskmise vaba väärtusega. laengukandjate tee.
Struktuuri ebahomogeensusest tulenevaid dielektrikuid täheldatakse kihilistes dielektrikutes, immutatud paberist ja kangast, täidetud plastides, poorses keraamikas mikaniidis, mikalexis jne.
Ebahomogeensete dielektrikute struktuuri ja neis sisalduvate komponentide omaduste mitmekesisuse tõttu puudub üldine valem seda tüüpi dielektriliste kadude arvutamine.