介電常數及介質損耗測試儀有哪些理論知識

閱讀：2715發布時間：2022-4-18

介電常數及介質損耗測試儀有哪些理論知識

在電場作用下，能產生極化的一切物質又被稱之為電介質。電介質在電子工業中用來做集成電路的基板、電容器等。如果將一塊電介質放入一平行電場中，則可發現在介質表面感應出了電荷，即正極板附近的電介質感應出了負電荷，負極板附近的介質表面感應出正電荷。這種電介質在電場作用下產生感生電荷的現象，稱之為電介質的極化。感應電荷產生的原因在于介質內部質點 (原子、分子、離子)在電場作用下正負電荷重心的分離，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方向一致。

基本概念： • 介電常數：以絕緣材料為介質與以真空為介質制成同尺寸電容器的電容量之比值。表示在單位電場中，單位體積內積蓄的靜電能量的大小。是表征電介質極化并儲存電荷的能力，是個宏觀物理量。 • 介質損耗置于交流電場中的介質，以內部發熱(溫度升高) 形式表現出來的能量損耗。

• 介質損耗角:對電介質施加交流電壓，介質內部流過的電流相量與電壓相量之間的夾角的余角。 • 介質損耗角正切對電介質施以正弦波電壓,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

有機玻璃 — 2.63

高分子材料的ε由主鏈結構中的鍵的性能和排列所決定。

• 分子結構極性越強, ε和tg?越大.

非極性材料的極化程度小,ε和tg?都較小.

• 極性取代基團影響更大,其數目越多, ε和tg?越大

介電性的應用

tg? 大，損耗大，材料發熱。

• 電容介質 ? 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? 大需要通過高頻加熱進行干燥,模塑或對塑料進行高頻焊接時,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受濕度的影響越明顯。主要原因是高濕的作用，使水分子擴散到高分子的分子間，使其極性增加；同時,潮濕的空氣作用于塑料表面, 幾乎是在幾分鐘內就使介質表面形成一個水膜層,它具有離子性質,增加表面電導. 因此,材料的介電常數?和介質損耗角正切tgδ都隨之增加. 試樣的狀態調節和測試都應在標準環境

(2) 溫度