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1、6.1 概论,电介质：在电场作用下，能建立极化的一切物质。通常是指电阻率大于1010cm的一类在电场中以感应而并非传导的方式呈现其电学性能的物质。陶瓷电介质的主要应用：电子电路中的电容元件、电绝缘体、谐振器。某些具有特殊性能的材料，如：具有压电效应、铁电效应、热释电效应等特殊功能的电介质材料在电声、电光等技术领域有着广泛的应用前景。电介质的主要性能：介电常数、介电损耗因子、介电强度。目前的发展方向：新型器件的研制、提高使用频率范围、扩大环境条件范围，特别是温度范围。,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
2、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。,极板上自由电荷密度：Qo/A=CoV/A=(o A/d)V/A=o E（E-两极板间自由电荷形成的电场，也即宏观电场）介电材料存在时极板上电荷密度D:等于自由电荷密度与束缚电荷密度之和：由：r=(Qo+Q1)/Qo 得：r Qo/A=(Qo+Q1)/A有：r o E=(Qo+Q1)/A=D D=o E+P=o r E=1 E(l-绝对介电常数）P=(1 o)E=o(r-1)E电介质的电极化率e：束缚电荷和自由电荷的比例：e=P/oE=(r-1)得：P=o eE（作用物理量与感应
3、物理量间的关系）,根据库仑定律：dS面上的电荷作用在球心单位正电荷上的P方向分力dF：dF=（PcosdS/4o r2)cos由 qE=F 1E=F E=FdE=Pcos2dS/4o r2=(2rsin rd)(Pcos2/4o r2)=Pcos2 sin/2o r2 d整个空心球面上的电荷在O点产生的电场为：dE由0到的积分洛伦兹场E2：E2=P/3o,E3为只考虑质点附近偶极子的影响，其值由晶体结构决定，已证明，球体中具有立方对称的参考点位置，如果所有原子都可以用平行的点型偶极子来代替，则E3=0。Eloc=E外+E1+P/3o=E+P/3o,克劳修斯-莫索蒂方程的意义：建立了可测物理量
4、r（宏观量）与质点极化率（微观量）之间的关系。克劳修斯-莫索蒂方程的适用范围：适用于分子间作用很弱的气体、非极性液体、非极性固体、具有适当对称性的固体。从克劳修斯-莫索蒂方程：讨论高介电常数的质点：（r 1）/（r+2）=n/（3 o）（r 1）/（r+2）-r越大其值越大介质中质点极化率大，极化介质中极化质点数多，则介质具有高介电常数。,正离子受到的弹性恢复力：-k(x+x-)负离子受到的弹性恢复力：-k(x-x+)运动方程：M+a=-k(x+x-)+qEoe it M-a=-k(x-x+)+qEoe it得：M*=M+M-/(M+M-)弹性振子的固有频率：o=(k/M*)1/2离子位移极化
5、率：e=1/(o2 2)q2/M*0 静态极化率：i=q2/M*o2=q2 k,离子松弛极化率：T=q2x2/12kT温度越高，热运动对质点的规则运动阻碍增强，极化率减小。离子松弛极化率比电子位移极化率大一个数量级，可导致材料大的介电常数。,各种极化形式的比较,金红石型晶体的内建电场结构系数,分析：C11和C22均为负值，说明同种离子之间都有削弱外电场的作用。C21和C12均为正值，说明异种离子之间都有加强外电场的作用，且值相当的大，其结果使氧离子和钛离子的极化加强，这种加强远远超过同种离子间的削弱，最终使晶体介电常数加大。,介电常数的温度系数的确定：根据用途，对其有不同的要求：要求为正：滤波旁路和隔直流的电容器；要求为负：热补偿电容器 接近于零：要求电容量热稳定性高和高精度的电子仪器中的电容器。目前的发展方向：介电常数的温度系数接近于零，高的介电常数。,考虑自由电荷与束缚电荷的松弛对介电常数的影响，复介电常数普通表达式：l*=l-i l 则：tg=l/l有：=ltg=ltg=l（=l介质的等效电导率）,
