介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測(cè)試儀有哪些理論知識(shí)

介電常數(shù)及介質(zhì)損耗測(cè)試儀有哪些理論知識(shí)

       在電場(chǎng)作用下，能產(chǎn)生極化的一切物質(zhì)又被稱之為電介質(zhì)。電 介質(zhì)在電子工業(yè)中用來(lái)做集成電路的基板、電容器等。如果將一 塊電介質(zhì)放入一平行電場(chǎng)中，則可發(fā)現(xiàn)在介質(zhì)表面感應(yīng)出了電荷， 即正極板附近的電介質(zhì)感應(yīng)出了負(fù)電荷，負(fù)極板附近的介質(zhì)表面 感應(yīng)出正電荷。這種電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生感生電荷的現(xiàn)象， 稱之為電介質(zhì)的極化。 感應(yīng)電荷產(chǎn)生的原因在于介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn) (原子、分子、離子)在電場(chǎng)作用下正負(fù)電荷重心的分離，變成了 偶極子。不同的偶極子有不同的電偶極矩，電偶極矩的方向與外 電場(chǎng)方向一致。

基本概念： • 介電常數(shù)：以絕緣材料為介質(zhì)與以真空為介質(zhì)制成同尺寸電 容器的電容量之比值。 表示在單位電場(chǎng)中，單位體積內(nèi)積蓄的靜電能量的大小。 是表征電介質(zhì)極化并儲(chǔ)存電荷的能力，是個(gè)宏觀物理量。 • 介質(zhì)損耗 置于交流電場(chǎng)中的介質(zhì)，以內(nèi)部發(fā)熱(溫度升高) 形式表現(xiàn)出來(lái)的能量損耗。

• 介質(zhì)損耗角:對(duì)電介質(zhì)施加交流電壓，介質(zhì)內(nèi)部流過(guò)的電流 相量與電壓相量之間的夾角的余角。 • 介質(zhì)損耗角正切 對(duì)電介質(zhì)施以正弦波電壓,外施電壓與相 同頻率的電流之間相角的余角δ的正切值--tgδ. 其物理意義是：

一些材料的ε數(shù)值： 

石英 — 3.8；

絕緣陶瓷 — 6.0； 

耐熱玻璃 3.8 — 3.9; 

紙 — 70 

PE — 2.3； 

PVC — 3.8 

有機(jī)玻璃 — 2.63 

高分子材料的ε由主鏈結(jié)構(gòu)中的鍵的性能和排列所決定。 

• 分子結(jié)構(gòu)極性越強(qiáng), ε和tg?越大. 

非極性材料的極化程度小,ε和tg?都較小. 

• 極性取代基團(tuán)影響更大,其數(shù)目越多, ε和tg?越大

介電性的應(yīng)用

tg? 大，損耗大，材料發(fā)熱。 

• 電容介質(zhì) ? 大，tg? 小 作絕緣材料或電容器材料的高聚物,介電損耗越小越好 

• 航空航天材料 ? 小，tg? 大，靜電小 

• 高頻焊接：薄膜封口，tg? 大 需要通過(guò)高頻加熱進(jìn)行干燥,模塑或?qū)λ芰线M(jìn)行高頻焊接時(shí),要 求高聚物的介電損耗越大越好. 

• 高頻電纜—用PE(非極性)而不用PVC (極性)

影響因素:

(1)濕度 材料的極性越強(qiáng)受濕度的影響越明顯。主 要原因是高濕的作用，使水分子擴(kuò)散到高分子的分子 間，使其極性增加；同時(shí),潮濕的空氣作用于塑料表面, 幾乎是在幾分鐘內(nèi)就使介質(zhì)表面形成一個(gè)水膜層,它具 有離子性質(zhì),增加表面電導(dǎo). 因此,材料的介電常數(shù)?和 介質(zhì)損耗角正切tgδ都隨之增加. 試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和測(cè)試都應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境

(2) 溫度

(3)測(cè)試電壓 板狀試樣:電壓2KV影響不大,過(guò)高則增加附加損耗. 薄膜:電壓低于500V.過(guò)大使tgδ明顯增加. 

(4) 測(cè)試用接觸電極 高頻下,電極的附加損耗變大,因而電極材料本身的電阻一定要小.

高聚物的介電性能