電介質(zhì)文字敘述題部分總結(jié)

1、電介質(zhì)文字敘述退極化電場：電介質(zhì)極化以后，電介質(zhì)表面的極化電荷將削弱極板上的自由電荷所形成的電場。K-M方程的應(yīng)用范圍：非極性氣體電介質(zhì)、低壓力極性氣體電介質(zhì)或高對稱性的立方點陣原子、離子晶體。介電系數(shù)的溫度系數(shù)的定義：溫度變化一度時，介電系數(shù)的相對變化率。瞬間極化：極化完成的時間在光頻范圍內(nèi)的電子、離子位移極化。緩慢式極化：在無線電頻率范圍內(nèi)的松弛極化、自發(fā)式極化。上述兩者對應(yīng)微觀機制的差別：電子、離子的位移極化的極化完成的時間非常短，在10-2 10-15 秒的范圍內(nèi)，當外電場的頻率在光頻范圍內(nèi)時，極化能跟得上外電場交變頻率的變化，不會產(chǎn)生極化損耗；而松弛極化的完成所需時間比較長，當外電場

2、的頻率比較高時，極化能跟不上交變電場的頻率變化，產(chǎn)生極化滯后的現(xiàn)象，出現(xiàn)松弛極化損耗。在交變電場作用下，實際電介質(zhì)的介電系數(shù)為什么要用用復介電系數(shù)來描述? 答：由于在交變電場下電介質(zhì)既有通常意義上的極化效應(yīng)，也有由于極化跟不上電場變化產(chǎn)生的松弛極化損耗，這兩者效應(yīng)的起源相同，并且相互聯(lián)系。因此為了描述電介質(zhì)在交變電場的性質(zhì)，使用復介電常數(shù)，其實部描述普通意義上的極化，虛部描述介質(zhì)的松弛極化損耗。實部和虛部通過Krames-Kroning公式相互聯(lián)系。進一步的對于德拜型弛豫，其實部和虛部滿足德拜方程，并可畫成Cole-Cole圖。如何判斷電介質(zhì)是具有松弛極化的介質(zhì)? 答：在1的介質(zhì)的反常彌散區(qū)附

3、近，由于介質(zhì)的極化滯后于電場的變化，引起有效介電系數(shù)、損耗功率W隨著頻率迅速變化，以及tan出現(xiàn)最大值，這些是具有松弛極化的電介質(zhì)的顯著特征，可以作為極性電介質(zhì)的判斷依據(jù)。為什么在工程技術(shù)中表征電介質(zhì)中的介質(zhì)損耗時不用損耗功率W，而以用損耗角正切tan ? 為何在實際測量中得到的tan 關(guān)系曲線中往往沒有峰值的出現(xiàn)？且作圖表示。 答：因為tan是材料的本征特征，而損耗功率W與材料的形狀、大小和外加電壓都密切相關(guān)，且損耗功率可利用tan結(jié)合材料的介電系數(shù)計算出來，因此工程上都用tan而不用W。 在許多介質(zhì)，特別是在組合絕緣的介質(zhì)中，由于介質(zhì)中有不同類的質(zhì)點，tan將出現(xiàn)多個峰值。若介質(zhì)有一組相互

4、很接近的松弛時間，那么tan峰值的包絡(luò)線占據(jù)很寬的頻率范圍，變得平緩。這就是多個松弛時間的介質(zhì)中觀察到的反常彌散區(qū)變寬，tan峰值不明確的原因。用什么方法可以確定極性介質(zhì)的松弛時間是分布函數(shù)？ 答：測量介質(zhì)在整個頻段的介電系數(shù)及損耗，作出與”的關(guān)系曲線圖，根據(jù)其圖的圖型與標準的Cole-Cole圖相比較，即可判斷。為何在電子元器件的檢測時，要規(guī)定檢測的條件？ 答：因為電子元器件的參數(shù)，如、tan、等都與外場頻率、環(huán)境溫度條件有關(guān)。所以在檢測時要說明一定的檢測條件。什么是電暈放電、刷形放點和飛?。吭诰鶆螂妶龊筒痪鶆螂妶鲋羞@幾種放電現(xiàn)象有何不同？ 答：在不均勻電場中（實際上器件中電場分布大都是這種

5、情況），當器件中某一區(qū)域的電壓達到起始游離電壓值時，首先在這一區(qū)域出現(xiàn)淡紫色的輝光電暈，形成一穩(wěn)定的區(qū)域放電；電壓進一步提高，電暈變成刷形放電，形成幾道明亮的光束，呈現(xiàn)出來的是樹枝狀的火花放電，但這時放電還未達到對面電極，只是光束的位置不斷地改變；電壓再升高，樹枝狀的火花閃電般地到達對面電極，形成貫穿電極間的飛弧，這樣就導致了氣體電介質(zhì)最后被擊穿。 在均勻電場中，電暈、刷形放電、飛弧幾乎同時發(fā)生，所以一出現(xiàn)電暈，氣體電介質(zhì)很快就被擊穿了。在不均勻電場中，當極間距離很小時，放電的最后兩個階段也分辨不出來，只是在大距離的情況下能分別開來。 在針尖對平板的不均勻電場中，氣體介質(zhì)擊穿時，為什么負針極比

6、正針極的擊穿電壓高? 答：當針尖為正時，正的空間電荷削弱了針尖附近的電場，加強了正空間電荷到負極板之間的弱電場。這種情況相當于高電場區(qū)由針尖移向板極，像是正電極向負極板延伸了一段距離，因此擊穿電壓比針尖為負時低。 當針尖為負時，針電極雖然加強了針尖附近的電場，但卻削弱了板極附近本來就相對弱的電場。雖然這使得電子崩的崩頭附近得到加強，使崩頭擴張速度增大，但在崩尾處因電場削弱，使得崩尾的擴張速度緩慢甚至停止。因此負針極-板極的擊穿電壓高于正針極-板極的擊穿電壓。氣體介質(zhì)自持放電的條件是什么？ 答：自持放電要求，在產(chǎn)生初始電子的外部條件撤除后，放電仍能維持或增長。每個電子在陽極消失時都能由自身引起的

7、過程重新產(chǎn)生一個“后代”，這樣縱然消失外電離因素，放電依然能夠維持下去不停止。依氣體介質(zhì)的碰撞電離理論，要使氣體分子電離必須滿足什么條件? 答：當荷電量為e的電子在電場E的作用下移動x距離而未與分子碰撞時，電子積累的能量為eEx。要使電子分離，必須使eEx1eU。式中，U為氣體分子的電離單位：eU為氣體分子的電離能。當x1U/E，氣體分子才能電離。巴申定律的應(yīng)用：工程上，通過應(yīng)用高抗電強度的氣體，抽高真空或加大氣壓，來提高氣隙耐電強度。離子位移極化、熱離子松弛極化、離子電導的區(qū)別在哪些方面？ 答：離子位移極化是離子晶體中正負本征離子在電場作用下沿相反方向位移形成，離子不能脫離格點的位置。離子位

8、移極化響應(yīng)速度快，與溫度無關(guān)。 熱離子松弛極化是固體電介質(zhì)中弱系離子被熱運動激發(fā)，并在電場作用下脫離平衡位置沿電場方向過剩躍遷，形成電矩而成。這種極化依賴于溫度對離子的激發(fā)，完成的時間長、且當外場頻率較高時，極化方向的改變往往滯后于外電場的變化，產(chǎn)生“松弛”。 離子電導分為本征離子電導和弱系離子電導，是本征離子或弱系離子在熱運動的激發(fā)下，離開平衡位置成為導電載流子，構(gòu)成離子電導。它與離子位移極化的區(qū)別在于離子需要熱運動激發(fā)且離開格點位置運動。它與熱離子松弛極化的區(qū)別在于：松弛極化只有弱系離子參數(shù)，強調(diào)的是電場作用下弱系離子重新分布產(chǎn)生的電矩；而離子電導不僅有弱系離子，還有本征離子參與，側(cè)重于研

9、究所有離子被熱激發(fā)的幾率和在電場作用下的定向遷移速度。固體電介質(zhì)的熱擊穿的原因是什么？固體電介質(zhì)熱擊穿與哪些因素有關(guān)？關(guān)系如何？如何提高固體電介質(zhì)的熱擊穿電壓？ 答：在強電場下，由于電介質(zhì)局部由于介電損耗和電導產(chǎn)生的熱量超過了通過環(huán)境散熱的極限，從而溫度上升并導致電介質(zhì)損耗進一步加大，發(fā)熱進一步加劇，由此下去最終導致介質(zhì)局部結(jié)構(gòu)的高溫破壞，這就是固體電介質(zhì)的熱擊穿。固體的熱擊穿與介質(zhì)的厚度、應(yīng)用的電場大小和頻率、介質(zhì)的散熱條件、以及自身的介電損耗特性和耐熱性能都有關(guān)系。 擊穿電壓與電介質(zhì)的厚度的關(guān)系：當厚度較小時，隨厚度的增加，擊穿場強迅速降低，當厚度較大時，厚度的增加對場強影響不大（擊穿電壓

10、隨厚度的增加而線性地增長）擊穿電壓與溫度的關(guān)系：隨溫度的增長，熱擊穿電壓呈指數(shù)曲線下降（對數(shù)坐標圖上線性關(guān)系），與電阻率隨溫度變化的定性關(guān)系一致。擊穿電壓與頻率的關(guān)系：當頻率增加，極化損耗增加，熱擊穿電壓降低。 為提高器件的熱擊穿性能，可選取電阻率大、損耗小、耐熱和導熱性能優(yōu)良的電介質(zhì)材料，并采取有效的散熱措施，如增加散熱面積、涂覆輻射系數(shù)大的顏色（如紅色）等。簡要敘述瓦格納的熱擊穿理論；瓦格納的熱擊穿理論的實用性如何？ 答：假設(shè)固體介質(zhì)置于兩個平板電極之間，該介質(zhì)有一處或幾處的電阻比其周圍小得多，構(gòu)成電介質(zhì)中的低阻導電通道，當在平板電極間加上一電壓后，則電流主要集中在這導電通道內(nèi)，則此導電通

11、道由于電流通過二產(chǎn)生大量的熱量，如果發(fā)熱量大于散熱量，導電通道的溫度降不斷上升，導致熱擊穿，稱為瓦格納熱擊穿理論。 瓦格納熱擊穿理論的最大不足在于：其假設(shè)的通道的電導率要比周圍的電介質(zhì)的電導率大得多才能成立，然而，對于均勻的電介質(zhì)來說，理論的假設(shè)不夠充分；有關(guān)通道的本質(zhì)、大小、電導率和散熱系數(shù)的熱量關(guān)系，用實驗的方法難以獲得。因此，瓦格納熱擊穿理論只能定性地給熱擊穿一個概念。固體介質(zhì)的擊穿有哪幾種類型？與氣體介質(zhì)相比有何不同？ 答：固體介質(zhì)的擊穿有三類：熱擊穿電擊穿電化學擊穿。 與氣體介質(zhì)相比：固體介質(zhì)的擊穿場強較高，但固體介質(zhì)擊穿后在材料中留下不能恢復的痕跡，如燒焦或溶化的通道、裂縫等，即使

12、去掉外加電壓，也不像氣體一樣能自行恢復。 組成固體的原子(包括離子成分子)不像在氣體中那樣作任意的布朗運動。而只能在自己的平衡位置(晶格節(jié)點)附近作微小的熱振動。固體中相鄰粒子間的熱振動總互相關(guān)聯(lián)的，形成具有系列頻率的晶格波。 固體原子的彼此接近改變了單個原子的核外電子分布，單個原于中的分立電子能級變成能帶，處在滿帶的電子相當于束縛電子，處于導帶中的電子則可以看成是具有有效質(zhì)量為m*的自由電子，當滿帶電子得到足夠的能量而越過禁帶時，就分發(fā)生電離離，因此禁帶能量就相當于電子的電離能。 與氣體小電子和分子等的碰撞相類似的過程是固體中電子與晶格波的相互作用，在這種相互作用，可以是電子失去能量而被制動

13、，也可以是電子從晶格波得到能量而進一加速，但在低場強度時，平均作用是電子的制動，只有外電場很強時，電子才可以獲得引起碰撞電離的能量。什么是固體介質(zhì)在空氣中的沿面放電？沿面放電有何特點和危害？如何防止高壓、大功率的電子陶瓷器件在空氣中的沿面放電? 答：在固體電介質(zhì)的擊穿實驗或高壓器件中，我們往往發(fā)現(xiàn)固體電介質(zhì)本身并未被擊穿，而器件表面卻產(chǎn)生了火花，使器件不能正常的工作。這種現(xiàn)象是由于器件表面的不均勻，造成了個別區(qū)域的電場強度集中，使空氣首先發(fā)生游離。進一步研究還發(fā)現(xiàn)，沿固體電介質(zhì)表面的擊穿電壓比同一厚度的空氣的擊穿電壓還要低。這種現(xiàn)象稱為固體介質(zhì)在空氣中的沿面放電。 沿面放電的特點：沿面放電電壓

14、低于氣體的放電電壓。沿面放電電壓與固體電介質(zhì)的表面狀態(tài)有關(guān)，如吸潮、污染等。交流電壓下的沿面放電電壓比直流下的低。沿面放電電壓與電極的布置、形狀有關(guān)。 沿面放電的危害：導致器件表面產(chǎn)生火花，之后不能正常使用 防止高壓、大功率的電子陶瓷器件在空氣中的沿面放電可：1、采用灌封保證電極清潔不吸潮；2、改變電極的形狀，使它圓滑，消除電場的集中，如采用半球圓槽圍邊、加厚電介質(zhì)的邊沿、延長放電距離等。固體電介質(zhì)的體積電導和表面電導有和區(qū)別？ 答：電介質(zhì)的體積電導是電介質(zhì)的一個物理特性參數(shù)，主要取決于電介質(zhì)本身的組成、結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量及電介質(zhì)所處的工作條件（如溫度、氣壓、輻射等）。這種體積電導電流流經(jīng)整個電介質(zhì)。電介質(zhì)的表面電導不僅與電介質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，而且還與周圍的環(huán)境溫度、濕度、表面結(jié)構(gòu)以及形狀、表面沾污等情況密切相關(guān)。固體電介質(zhì)的電導主要有哪幾種類型。其電導率與溫度關(guān)系如何？ 答：固體電介質(zhì)的電導按導電載流子種類可以分為離子電導和電子電導兩種。 在弱電場下，主要是離子電導。根據(jù)離子來源有：