電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗的頻率特性.ppt

,電介質(zhì)材料的介電常數(shù)及損耗的頻率特性,一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二實(shí)驗(yàn)儀器 三實(shí)驗(yàn)原理 四操作步驟 五數(shù)據(jù)處理,一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟練掌握MODEL TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋的使用； 2測(cè)量幾種介質(zhì)材料的介電常數(shù) 和介質(zhì)損耗角正切（tan）與頻率的關(guān)系，從而了解它們的 、tan 的頻率特性。,二實(shí)驗(yàn)儀器,TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋、樣品,三實(shí)驗(yàn)原理,介電常數(shù)，又稱電容率，是電位移D與電場(chǎng)強(qiáng)度E之比 = D/E ，其單位為F/m ，真空的介電常數(shù) F/m ，而相對(duì)介電常數(shù)為同一尺寸的電容器中充入電介質(zhì)時(shí)的電容和不充入電介質(zhì)時(shí)真空下的電容之比。介電常數(shù)小的電介質(zhì)，其分子為非極性或弱極性結(jié)構(gòu)，介電常數(shù)大的電介質(zhì)，其分子為極性或強(qiáng)極性結(jié)構(gòu)。在交變電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)的介電常數(shù)為復(fù)數(shù)，復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部與上述介電常數(shù)的意義是一致的，而虛部表示損耗。介質(zhì)的介電損耗是指由于導(dǎo)電或交變電場(chǎng)中極化弛豫過程在電介質(zhì)中引起的功率損耗。這一功率損耗是通過熱耗散把電場(chǎng)的電能消耗掉的結(jié)果。,電介質(zhì)的介電損耗一般用損耗角正切tan 表示，并定義為： 。在直流電場(chǎng)下，電介質(zhì)內(nèi)只有泄漏電流所產(chǎn)生的電導(dǎo)損耗；但在交變電場(chǎng)中，除電導(dǎo)損耗外還存在著各種形式的極化所產(chǎn)生的損耗，即松弛極化損耗。此時(shí)，復(fù)介電常數(shù) 的虛部與實(shí)部的比值，即為介電損耗值，即 ，又稱介質(zhì)損耗因數(shù)。是電介質(zhì)的電位移D由于極化弛豫而落后電場(chǎng)E的一個(gè)相位角。由于介質(zhì)的各種極化機(jī)構(gòu)在不同的頻率范圍有不同的響應(yīng)和不同頻率下產(chǎn)生不同的電導(dǎo)率，所以介質(zhì)的介電常數(shù)和介電損耗都是隨頻率的變化而變化。如不考慮邊緣效應(yīng)，平板試樣的電容量可用下式表示：,(1),式中 s 電極的面積，米2；d 介質(zhì)的厚度，米；r 介質(zhì)材料的相對(duì)介電常數(shù)。,將0的值代入（1）式，得到：,由此得,如果電極呈圓形，當(dāng)其直徑為D米時(shí)，介電常數(shù)的計(jì)算公式如下：,其所用單位d 米， pF , D 米。,四操作步驟,（1）接通電源，電橋開始自檢。自檢結(jié)束后，面板顯示： 顯示A：C（電容） 顯示B：D（即損耗tan） 顯示C：F（顯示：1.00kHz） 速度：慢（40ms A/D積分時(shí)間） 讀數(shù)：直讀 等效：串聯(lián) 偏置：OFF 方式：連續(xù) 量程：自動(dòng) 打?。篛FF （2）使用按鍵顯示A、顯示B在LCR上選擇測(cè)試參數(shù)；如果需要測(cè)量的是電容C和損耗tan，則不需要另外選擇。等待儀器穩(wěn)定20 分鐘后，對(duì)儀器進(jìn)行清 “0”；,（3）將被測(cè)圓形陶瓷片接在測(cè)試夾具上，并將樣品由測(cè)試架引出的兩極接入LCR數(shù)字電橋。 （4）選擇合適的等效方式：按“等效”鍵即可選擇串、并聯(lián)或自動(dòng)等效方式（即將被測(cè)器件看作是串聯(lián)或并聯(lián)的等效方式），當(dāng)選擇“自動(dòng)”時(shí)，儀器將自動(dòng)選擇。 （5）選擇不同的測(cè)量頻率，測(cè)出不同頻率下的電容C和損耗tg 的值。（可設(shè)置的頻率范圍為：20 Hz 150 kHz） （6）再分別將內(nèi)偏調(diào)到5V, 10V重復(fù)測(cè)量。,五數(shù)據(jù)處理,由測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換:C； 用origin軟件繪圖，繪出 f和 tg f關(guān)系曲線； 對(duì)所得曲