材料科學(xué)與技術(shù)第三章材料的物性

第三章材料的物性第一節(jié)材料的電性質(zhì)五、絕緣體（一）體電阻率和面電阻率（二）電介質(zhì)電介質(zhì)極化機(jī)制：（1）、分子的極化；（3)、空間電荷極化。（2）、弛豫極化（電子、離子弛豫極化）；1、電介質(zhì)極化（2）、弛豫極化（電子、離子弛豫極化）；(2)、（電子、離子）弛豫極化弛豫極化

—松弛極化弛豫

—松弛：需要時(shí)間的過(guò)程所有極化都需要時(shí)間、都是弛豫的。電子、離子的弛豫極化：極化建立時(shí)間較長(zhǎng)、不同于電子、離子位移極化的一種極化材料中弱聯(lián)系（受束縛較弱）的電子、離子的極化過(guò)程弱聯(lián)系的電子、離子運(yùn)動(dòng)距離可與分子尺寸相比電子、離子弛豫極化的建立需克服一定的勢(shì)壘極化建立時(shí)間比位移極化大得多弛豫極化是不可逆的A、電子弛豫極化晶格缺陷處的原子、雜質(zhì)原子的價(jià)電子晶格缺陷、雜質(zhì)原子在禁帶中引入的局域能級(jí)、雜質(zhì)能級(jí)吸收較小的能量可由較低的局域或雜質(zhì)能級(jí)激發(fā)到較高的局域或雜質(zhì)能級(jí)、甚至導(dǎo)帶沿電場(chǎng)的方向可做短距離運(yùn)動(dòng)、過(guò)程不可逆具有電子弛豫極化材料通常具有一定的電子電導(dǎo)常出現(xiàn)于鈮、鉍、鈦氧化物陶瓷中電子弛豫極化建立時(shí)間：交變電場(chǎng)的頻率高于時(shí)，這種極化不存在弛豫極化電子：弱束縛電子B、離子弛豫極化缺陷區(qū)弱聯(lián)系離子勢(shì)能強(qiáng)聯(lián)系離子:完整離子晶體中處于正常節(jié)點(diǎn)、能量最低、最穩(wěn)定極化時(shí)只能在平衡位置附近產(chǎn)生彈性位移弱聯(lián)系離子:離子自身能量較高，易于活化、遷移晶體中的雜質(zhì)、缺陷區(qū)域的離子或玻璃態(tài)物質(zhì)中結(jié)構(gòu)松散的離子極化時(shí)可從一個(gè)平衡位置移到另一個(gè)平衡位置平衡位置正常區(qū)強(qiáng)聯(lián)系離子勢(shì)能電場(chǎng)撤去后離子不能回到原位置過(guò)程非可逆性遷移距離可達(dá)離子晶格的數(shù)量級(jí)離子運(yùn)動(dòng)勢(shì)壘位移極化離子弛豫極化率：離子電荷離子在電場(chǎng)作用下的位移熱力學(xué)溫度離子運(yùn)動(dòng)阻力大離子弛豫極化建立時(shí)間：交變電場(chǎng)的頻率高于時(shí)，這種極化不存在跟不上電場(chǎng)的變化離子弛豫極化率比位移極化率大一個(gè)數(shù)量級(jí)(3)、空間電荷極化材料中不僅包含完整晶體部分、缺陷部分，還可能有從外部注入的空間電荷混亂分布的空間電荷在外電場(chǎng)作用下趨于有序化：正、負(fù)空間電荷分別順、逆電場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)積聚在材料中的晶界、晶格缺陷等處形成與外場(chǎng)方向相反的很強(qiáng)的電場(chǎng)空間電荷極化空間電荷熱運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散加劇，極化減弱空間電荷極化建立時(shí)間：很長(zhǎng)、幾秒至幾十分或更長(zhǎng)空間電荷極化僅在直流電場(chǎng)或低頻電場(chǎng)下存在2、介電常數(shù)（電容率）真空真空平行板電容器電容的定義：與幾何尺寸的關(guān)系：極板面積；極板間距容電本領(lǐng)極板間的場(chǎng)強(qiáng)：電位移矢量大?。簶O板電荷面密度：介質(zhì)平行板電容器介質(zhì)極化在表面產(chǎn)生的束縛電荷極板上的電荷（極板間的電壓不變）電容：電介質(zhì)的介電系數(shù)介質(zhì)的極化強(qiáng)度介質(zhì)的極化強(qiáng)度：介質(zhì)單位體積內(nèi)電偶極矩的矢量和極化率:相對(duì)介電系數(shù)是介質(zhì)極化的宏觀量度；越大、介質(zhì)極化程度越高介質(zhì)極化是弛豫的、需要時(shí)間的是弛豫的、是電場(chǎng)頻率的函數(shù)頻率，Hz取向極化離子位移極化電子位移極化未考慮電子離子的弛豫極化頻率，Hz取向極化離子位移極化電子位移極化未考慮電子離子的弛豫極化交變電場(chǎng)頻率：時(shí)：電子、離子的位移極化，有極分子的偶極取向極化都能跟上電場(chǎng)的變化介電系數(shù)與直流電場(chǎng)時(shí)相同時(shí)：偶極取向極化逐漸跟不上電場(chǎng)的變化，時(shí)：偶極取向極化不能實(shí)現(xiàn)電子位移極化離子位移極化反常色散區(qū)：介電系數(shù)跌落的頻率范圍取向極化：離子位移極化：電子位移極化：倒數(shù)為松弛時(shí)間交變電場(chǎng)作用下介電系數(shù)隨溫度的變化：極性分子取向極化率：成立前提：分子在介質(zhì)中能轉(zhuǎn)動(dòng)溫度低時(shí)：分子不能轉(zhuǎn)動(dòng)、電場(chǎng)中的取向不能實(shí)現(xiàn)小分子轉(zhuǎn)動(dòng)可能溫度過(guò)高時(shí)：破壞分子沿電場(chǎng)的取向降低極化介質(zhì)時(shí)合適的溫度至關(guān)重要極性分子電介質(zhì)：分子的趨向激化是主要極化機(jī)制3、介電損耗~真空平行板電容器介質(zhì)平行板電容器加交變電壓：極板電荷：電路中的電流：電流的相位超前電壓理想電介質(zhì)：電容電流電流的相位仍超前電壓真實(shí)電介質(zhì)：存在漏電和電介質(zhì)極化總電流：理想的電容充電電流；介質(zhì)極化建立電流；電介質(zhì)漏電電流與電壓同位相電介質(zhì)電導(dǎo)率復(fù)數(shù)電導(dǎo)率：復(fù)數(shù)介電常數(shù)：復(fù)電容：用描述總電流：與電壓同位相、能量損失電容器充放電電流、無(wú)能量損失介質(zhì)損耗因子：損耗角反映電容器損耗能量與存儲(chǔ)能量之比電工學(xué)參數(shù)——電介質(zhì)品質(zhì)因數(shù)：希望值高

討論黎：（1治）介介電損調(diào)耗的拾根源a、介質(zhì)刪極化耽的馳郵豫袍；b、介質(zhì)饒漏電宿（介浮質(zhì)電挪導(dǎo)）（2們）影階響介六電損聽(tīng)耗的候因素除與濟(jì)材料脾有關(guān)雷外，勵(lì)還與碼電場(chǎng)羨的頻潤(rùn)率和葵溫度栽有關(guān)a、電場(chǎng)興頻率化的影接響頻率第在色葛散區(qū)練外：各種茶極化較機(jī)制罵或能豆、或體部分趁完全死不能慌跟上蔥電場(chǎng)熱的變堂化、媽極化僚能量撒損耗御小頻率限在色晉散區(qū)演：頻率疲，Hz介電禁損耗處于牙色散歐區(qū)的杰極化予機(jī)制倆不能?chē)娡耆先与妶?chǎng)及的變氏化，炭減亡小、謊該極您化機(jī)風(fēng)制的血極化騎阻力道大、概極化頂能量型損耗益大b、溫度暮的影江響溫度辣較低刮：分子稀、離那子不穴易動(dòng)斷，有技極分究子的攏取向僵極化璃、離況子極乘化不宣能實(shí)氏現(xiàn)，案小、楚損耗需較?。l績(jī)率較藝低時(shí)白）各種猶極化瞧機(jī)制潤(rùn)都能伯實(shí)現(xiàn)荷、損羨耗增忠加隨溫匹度升煉高：溫度丈高：各種釋極化盯機(jī)制謠極易裙實(shí)現(xiàn)營(yíng)、損覆耗減原小溫度貧極高朽：介質(zhì)嚇電導(dǎo)流急劇勇增加挎、損涂耗劇疾增4、歪介電第擊穿鉛強(qiáng)度——齊電做介質(zhì)填能承不受的金最大務(wù)電場(chǎng)艷強(qiáng)度介電堆擊穿熔強(qiáng)度播：介質(zhì)仇材料先在擊聯(lián)穿強(qiáng)卡度以控下是若絕緣藥的，保場(chǎng)強(qiáng)泰超過(guò)就該值佳時(shí)介擾質(zhì)瞬隱間導(dǎo)尚通、炒電流奪劇增殊，甚鬼至融疊化、創(chuàng)燒焦介電勺擊穿會(huì)強(qiáng)度臨界屆場(chǎng)強(qiáng)冶：介質(zhì)烤抵抗欠絕緣漫性破紅壞的和能力電子榴元件輩、電刃氣設(shè)蘭備安買(mǎi)全使照用的尸重要廉指標(biāo)規(guī)律斬：弱電胸場(chǎng)時(shí)撐：一定橡，一定員、與籍無(wú)關(guān)較強(qiáng)氏電場(chǎng)近時(shí)：場(chǎng)至孕激發(fā)味可使孤雜質(zhì)若能級(jí)凱上的糊電子久進(jìn)入錫導(dǎo)帶旦、使明雜質(zhì)領(lǐng)離子纖（弱驗(yàn)聯(lián)系航離子讓?zhuān)┦車(chē)?guó)激參奮與導(dǎo)占電電場(chǎng)夜足夠慕強(qiáng)：受激淘發(fā)的旬電子抱和離妖子數(shù)嚷劇增社、運(yùn)匪動(dòng)速送度增乎大，孩并通不過(guò)碰槳撞使隨更多搬價(jià)帶蛇電子蜘進(jìn)入您到帶雪崩販?zhǔn)竭B購(gòu)鎖導(dǎo)適電、攤介質(zhì)徹?fù)舸┯绊懻骋?guī)律哈：介質(zhì)華擊穿簽強(qiáng)度墻受許像多因禾素影泥響、盲變化杏很大應(yīng)用銀：影響鞠因素決：材料赤厚度晉、成攝份、繪表面自狀態(tài)擊、缺繭陷、扒雜質(zhì)擱、加折工工憑藝、屋環(huán)境困條件拘、電疤場(chǎng)頻昨率和旨波形越、及棵測(cè)試胃條件饒等介電默擊穿歌強(qiáng)度避不是定材料滾的本艦征物磁理量?jī)A，測(cè)明量值表對(duì)同忙種材慈料僅送具有泛參考凱意義所有撈電介框質(zhì)材藏料：希望嶼小、劫擊穿鳴強(qiáng)度動(dòng)高減小投能耗溉、避婚免發(fā)兔熱、檔提高們?cè)娴氖拐脡塾鹈娙萸破鹘槔|(zhì)：要大雷達(dá)骨天線(xiàn)新透波捧材料伶、電孕纜絕絲式緣材乘料：要小邊（減援小空數(shù)間電嘴荷效牌應(yīng)）泡沫儀或蜂樹(shù)窩狀禽的非僅極性已聚合宿物是施好的企選材高頻巡壽注塑扮技術(shù)育:要求訴極性陜高分劈燕子的剩介電付損耗蜜大極性圾高分羞子可對(duì)在高券頻電宇場(chǎng)作飛用下圣在極陸短的水時(shí)間畝內(nèi)加逮熱到板流動(dòng)蜻溫度如電蔥磁感擺應(yīng)爐沸、熱是笑從材確料內(nèi)當(dāng)部均藝勻產(chǎn)濤生第一腔節(jié)徹材旱料的拉電性鑄質(zhì)六、漠材料茅的其經(jīng)它電迅性質(zhì)六、依材料牽的其杰它電范性質(zhì)（一格）超眉導(dǎo)性1、獵概述處于他正常校態(tài)的煉材料糞具有劫電阻超導(dǎo)滅態(tài)：材料非失去位電阻燥的狀杏態(tài)超導(dǎo)產(chǎn)性：在某一投溫度下材充料突隊(duì)然失脖去電架阻的脾性質(zhì)臨界靈溫度19辨08面：荷蘭主的On冤ne極s獲得息液氦注（1K）駁；19儲(chǔ)11濁：On擇ne燭s發(fā)現(xiàn)龍水銀墊在參4.旁2K附近楚電阻易突然邊降到景無(wú)法嗽檢測(cè)玩的程純度~19到60：鈮鈦狡、鈮榨錫、廳鈮鍺汁等2逆0多蠢種金江屬、堅(jiān)合金皮、化合翻物也詠具有停超導(dǎo)嗚性它們農(nóng)的超導(dǎo)挨臨界兔溫度：優(yōu)太設(shè)低、難以辣實(shí)際巷應(yīng)用電阻某率超導(dǎo)連材料普通狂金屬串材料溫度旱，K超導(dǎo)怨理論啄的發(fā)享展：19滔57臣：J.Ba美rd老ec蹦en,拖L.恒N紫.諸Co桶op須eran厘d償J抽.響R.Sc貢hr星ie冬fl傘er提出BS品C理論具有身相同原能量閣、但常自旋電方向狗相反問(wèn)的電粘子組透成的約電子坡對(duì)，顆不受管原子讓點(diǎn)陣勾、缺難陷和竄熱擾慎動(dòng)的絞影響庫(kù)伯繁電子盤(pán)對(duì)理衰論：預(yù)言扁金屬?gòu)B和金炎屬間舒化合抬物的阻超導(dǎo)扒臨界聞溫度挨不超黑過(guò)鮮30K19技60~：在氧成化物液中尋繳找高師溫超怪導(dǎo)材噸料19壞79?。撼瑢?dǎo)戚體19