Тема 2.3. ДІЕЛЕКТРИЧНІ МАТЕРІАЛИ

2.3.1. Загальні фізико-хімічні властивості діелектричних матеріалів.

2.3.2. Поляризація діелектриків. Відмінності явищ електропровідності і поляризації. Резонансні і релаксаційні механізми поляризації.

2.3.3. Види поляризації. Діелектрична проникність і її залежність від зовнішніх факторів для різних видів поляризації.

2.3.4. Електропровідність діелектриків. Питомий опір: – об'ємний і поверхневий. Залежність електропровідності від зовнішніх факторів.

2.3.5. Електропровідність у діелектриках на змінному струмі, види струмів.

2.3.6. Діелектричні втрати, види діелектричних втрат. Векторна діаґрама струмів (напруг) для схем заміщення діелектрика, кут діелектричних втрат. Залежності тангенса кута діелектричних втрат і розсіяної потужності від температури, частоти.

2.3.7. Явище електричного пробою у діелектрику, види пробою у твердих діелектриках. Пробивна напруга і пробивна напруженість.

2.3.8. Загальна класифікація діелектричних матеріалів. Пасивні діелектричні матеріали, основні групи діелектричних матеріалів.

2.3.9. Неорганічні діелектричні матеріали: слюда, кераміка, скло і сітали.

2.3.10. Органічні полімерні матеріали. Термопластичні і термореактивні полімери, зв'язок будови полімерів з їх основними властивостями.

2.3.11. Активні діелектрики (діелектрики з керованими властивостями), загальна класифікація. Основні властивості і використання п'єзоелектриків.

2.3.12. Піроелектрики і сегнетоелектрики; класифікація, основні фізико-технічні властивості і можливості використання таких матеріалів.

2.3.13. Електрети, рідинні кристали: види і застосування.

Методичні вказівки

Вивчення діелектриків зв'язане з деякими труднощами, обумовленими широкою номенклатурою і різноманіттям властивостей діелектричних матеріалів. Тому необхідно звернути особливу увагу на класифікацію матеріалів, на принципи об’єднання діелектриків у окремі групи. У цьому зв'язку велике значення мають: а) хімічний склад та будова діелектриків; б) залежність властивостей діелектриків від впливу різних зовнішніх факторів; в) мікроскопічні і макроскопічні параметри, що характеризують поляризаційні явища.

Знання будови та видів хімічного зв’язку речовини діелектрика, механізмів поляризації дає можливість визначити температурний і частотний діапазони застосування тих чи інших діелектричних матеріалів, які мають різні склад і структуру. Одними з найважливіших параметрів електроізоляційних матеріалів є електрична міцність, а для інших матеріалів – діелектрична проникність і кут діелектричних втрат, які можуть істотно змінюватися в залежності від конкретних умов застосування діелектриків.

Варто звернути більшу увагу на підклас активних діелектриків, особливо на п’єзо- і сегнетоелектрики, у зв'язку з інтенсифікацією їхнього використання останнім часом завдяки успіхам сучасної електронної технології. Бажано ознайомитись з властивостями та можливостями практичного застосування рідинних кристалів й електретів.

П3. Питання для самоперевірки

П3.1. Структура енергетичної зонної діаграми діелектриків і металів.

П3.2. У чому відмінність явища електропровідності і поляризації?

П3.3. Основні механізми поляризації (пружний, релаксаційний), зв’язок зі структурою діелектрика. Що таке діелектрична проникність?

П3.4. Класифікація діелектриків за видами поляризації.

П3.5. Види діелектричних втрат. Механізм іонізаційних втрат.

П3.6. Залежність діелектричної проникності і tgδ від зовнішніх факторів (температури t⁰, частоти електричного поля f).

П3.7. Механізми пробою твердих діелектричних матеріалів.

П3.8. Чим розрізняються сегнето-, піро- і п’єзоелектрики?

П3.9. Паралельна схема заміщення діелектрика та векторна діаграма струмів. Макроскопічні параметри, що характеризують втрати у діелектрику.

П3.10. Дайте визначення основних параметрів п’єзоелектрика. Які вам відомі п’єзоелектричні матеріали?

П3.11. Промислові матеріали для малогабаритних конденсаторів. Що таке доменна поляризація і у яких матеріалах вона проявляється?

П3.12. Принципи загальної класифікації й основні групи діелектричних матеріалів.