Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
Содержание
- 1. Омский государственный технический университет каф. Технология электронной
- 2. Диэлектрические материалы Это самая обширная группа радиоматериалов.Это
- 3. Диэлектрики – материалы, имеющие большое удельное
- 4. В электрическом поле в диэлектрике происходят следующие
- 5. 1. Поляризация диэлектриков Поляризацией диэлектриков называется упорядоченное смещение
- 6. Поляризация диэлектрика во внешнем электрическом поле ЕПоляризацияD = D0+P
- 7. Поляризация характеризуется величиной поляризованности диэлектрика PD, которая
- 8. Поляризованность - плотность поверхностного заряда диэлектрика: P
- 9. Значение индукции электрического поля D внутри диэлектрика
- 10. Связь между величиной заряда на поверхности диэлектрика
- 11. В переменном электрическом поле Е различают линейные
- 12. Полярные и неполярные диэлектрикиМолекула диэлектрика со смещенными
- 13. Полярные и неполярные диэлектрикиПолярные диэлектрики - это
- 14. Полярные и неполярные диэлектрикиНеполярные диэлектрики - это
- 15. Существует много видов поляризации: дипольно-релаксационная, ионно-релаксационная, спонтанная,
- 16. Электронный тип поляризации происходит мгновенно (τ ≈ 10-13…10-15с), упруго, без потерь и линейно.Поляризация
- 17. Дипольно-релаксационный тип поляризации связан с разворотом (смещением)
- 18. Спонтанный или самопроизвольный тип поляризации характерен для
- 19. Ионная поляризация наблюдается в кристаллических диэлектриках с
- 20. Влияние различных факторов на поляризуемость диэлектрикаЗависимости ε от температуры и частоты поляПоляризация
- 21. Электре́т — диэлектрик, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после
- 22. Электропроводность2. Электропроводность диэлектриковгде q -заряд частицы, Кл;
- 23. Электропроводность2. Электропроводность диэлектриковРазличают несколько видов электропроводности в
- 24. Электропроводность2. Электропроводность диэлектриковВ твердых диэлектриках ток может
- 25. Электропроводность
- 26. ЭлектропроводностьЗависимость электропроводности диэлектриков от температуры А –
- 27. Электропроводностьзависимости γS от процентного содержания влаги в
- 28. Электропроводностьгде γ0 – электропроводность в слабом поле;
- 29. 3. Диэлектрическими потерями называется активная мощность Ра,
- 30. в постоянном электрическом поле;
- 31. Виды диэлектрических потерь 1. Потери
- 32. Потери в диэлектриках Схемы замещения диэлектриков и векторные диаграммы
- 33. Потери в диэлектрикахМощность активных потерь Ра
- 34. Потери в диэлектрикахЗависимость tgδ и Ра от внешних факторов
- 35. Потери в диэлектрикахЗависимость tgδ Если
- 36. Потери в диэлектрикахВеличина tgδ приводится в справочных
- 37. 4. Пробой диэлектриков это потеря свойства электроизоляционного
- 38. Пробойгде d – толщина диэлектрика, м.Минимальное
- 39. ПробойПробивное напряжение Uпр - это минимальное, приложенное
- 40. Виды пробоя. Для газообразных, жидких
- 41. Виды пробоя. Для газообразных, жидких
- 42. Ионизационной, связанный с ударной и фотоионизацией. Он
- 43. ПробойОсвободившиеся электроны, ускоряясь в поле, создают
- 44. ПробойЭлектрическая прочность газов сильно зависит от однородности поля
- 45. ПробойЭлектрическая прочность газообразных диэлектриков зависит от
- 46. ПробойЧисто электрический пробой – за счет
- 47. Пробой
- 48. ПробойЭлектрохимический пробой. Он связан с возникновением
- 49. ПробойЭлектротепловой пробой. Наблюдается в твердых (или
- 50. ПробойЭлектротепловой пробой.
- 51. ПробойЭлектротепловой пробой диэлектриков зависит от нагревостойкости
- 52. ПробойПоверхностный пробой. Это пробой в газообразном
- 53. Пробой
- 54. Спасибо за внимание!
- 55. Скачать презентанцию
Диэлектрические материалы Это самая обширная группа радиоматериалов.Это материалы, используемые Пассивные для изоляции токоведущих частей друг от друга, изоляторов для других целей; для создания электрических емкостей (конденсаторов) – накопителей заряда. Активныедля преобразования
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Омский государственный технический университет
каф. Технология электронной аппаратуры
Дисциплина
Радиоматериалы и радиокомпоненты
Лекция 8.
1.
Слайд 2 Диэлектрические материалы
Это самая обширная группа радиоматериалов.
Это материалы, используемые
Пассивные
для изоляции токоведущих частей друг от друга, изоляторов для других
целей;для создания электрических емкостей (конденсаторов) – накопителей заряда.
Активные
для преобразования неэлектрических полей.
Слайд 3
Диэлектрики – материалы, имеющие большое удельное электрическое сопротивление
105…1016 Омм и большую запрещенную зону
Wg 3
эВ.
Слайд 4В электрическом поле в диэлектрике происходят следующие основные процессы:
поляризация, характеризуемая
относительной диэлектрической проницаемостью ε;
электропроводность γ
(объемная γv и
поверхностная γsдиэлектрические потери, характеризуемые тангенсом угла диэлектрических потерь – tg δ;
пробой в электрическом поле, характеризуемый пробивной напряженностью Епр.
Слайд 51. Поляризация диэлектриков
Поляризацией диэлектриков называется упорядоченное смещение связанных противоположных зарядов,
находящихся в диэлектриках, происходящее под воздействием внешнего электрического поля.
Поляризация
Слайд 7Поляризация характеризуется величиной поляризованности диэлектрика PD, которая является пределом отношения
суммы электрических моментов всех связанных противоположных зарядов mi, отнесенных к
объему диэлектрика V, когда он стремится к нулю:Поляризация
Слайд 8Поляризованность - плотность поверхностного заряда диэлектрика:
P = e0cE, Кл/м2,
где
c - диэлектрическая восприимчивость, причем всегда c >0.
Напряженность электрического поля
ЕE = U/d, В/м,
где U - разность потенциалов, d - толщина диэлектрика.
Индукция D0 электрического поля Е
D0 = e0E, Кл/м2,
где e0=8,85×10-12 Ф/м - электрическая постоянная.
Поляризация
Слайд 9Значение индукции электрического поля D внутри диэлектрика
D = D0+P.
D = e0(1+c)E = e0eE, Кл/м2,
где e=1+c - диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала, причем e > 1.
Поляризация
Слайд 10Связь между величиной заряда на поверхности диэлектрика Q, его параметрами
и приложенным электрическим полем U
где ε0 = 8,85·10-12
, Ф/м –диэлектрическая постоянная вакуума.Емкость диэлектрика
где ε – относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика;
S – площадь меньшего электрода, приложенного к диэлектрику, м2;
d – толщина диэлектрика, м;
Поляризация
Слайд 11В переменном электрическом поле Е различают
линейные и нелинейные диэлектрики.
Кривые поляризации диэлектрических материалов при циклической переполяризации:
Поляризация
Слайд 12Полярные и неполярные диэлектрики
Молекула диэлектрика со смещенными в результате поляризации
электрическими зарядами является элементарным электрическим диполем. Для характеристики величины смещения
зарядов в молекуле диэлектрика пользуются понятием поляризуемости частицы, которая определяется из соотношенияA = Рэ/Е, Ф×м2,
где Рэ=qх - электрический момент диполя, направленный от отрицательного элементарного заряда -q диполя к положительному +q, Кл×м; х - расстояние между элементарными зарядами, около 10-10 м; Е - напряженность возбуждающего электрического поля, В/м.
Слайд 13Полярные и неполярные диэлектрики
Полярные диэлектрики - это диэлектрики, молекулы которых
даже в отсутствие внешнего электрического поля будут представлять собой электрические
диполи с отличным от нуля постоянным электрическим моментом. Молекулы полярного диэлектрика способны к переориентации в электрическом поле. Полярными диэлектриками являются диэлектрические материалы с несимметричным строением молекул. К ним относятся часть полимеров, керамика, сегнетоэлектрики.
Слайд 14Полярные и неполярные диэлектрики
Неполярные диэлектрики - это диэлектрики, которые не
содержат электрических диполей. Для данных материалов суммарный электрический момент молекулы
рэ равен нулю. Молекулы неполярного диэлектрика имеют симметричное строение и обладают центром симметрии (рис. 4.4). К таким диэлектрикам относятся двухатомные газы, углекислый газ (СО2), ряд полимеров (полиэтилен, полистирол), поваренная соль (NaCl), керамика и др.
Слайд 15Существует много видов поляризации: дипольно-релаксационная, ионно-релаксационная, спонтанная, электронная, высоковольтная, резонансная
и др.
Три основных типа поляризаций:
электронный (безынерционный);
дипольно-релаксационный (инерционный);
спонтанный (самопроизвольный).
Поляризация
Слайд 16Электронный тип поляризации происходит мгновенно (τ ≈ 10-13…10-15с), упруго, без
потерь и линейно.
Поляризация
Слайд 17Дипольно-релаксационный тип поляризации связан с разворотом (смещением) диполей (молекул, ионов)
рис. 5.4, а, и характерен для полярных диэлектриков. При этом
поляризация происходит не мгновенно, с потерями, не упруго, но линейно. t = 10-6... 10-10 с.Поляризация
Слайд 18Спонтанный или самопроизвольный тип поляризации характерен для диэлектриков, имеющих доменную
структуру, например, сегнетоэлектрики и нелинейно, т. е. имеет место явление
насыщения, когда все моменты доменов развернуться по полю.(Явление гистерезиса.Температура Кюри)
Поляризация
Слайд 19Ионная поляризация наблюдается в кристаллических диэлектриках с ионной связью. Она
заключается во взаимном смещении разноименно заряженных ионов поляризуемого материала.
Время релаксации
t≈10-13 с Дипольная поляризация характерна для полярных диэлектриков. Она отличается от электронной и ионной тем, что дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, ориентируются в направлении внешнего электрического поля Е.
Время релаксации t = 10-6... 10-10 с.
Миграционная поляризация наблюдается в неоднородных диэлектриках, содержащих примеси. Время релаксации t =1...104 с.
Поляризация
Слайд 20Влияние различных факторов на поляризуемость диэлектрика
Зависимости ε от температуры и
частоты поля
Поляризация
Слайд 21Электре́т — диэлектрик, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия,
которое привело к поляризации (или заряжению) этого диэлектрика, и создающий
в окружающем пространстве квазипостоянное электрическое поле.Поляризация
Слайд 22Электропроводность
2. Электропроводность диэлектриков
где q -заряд частицы, Кл; количество заряженных частиц,
приходящихся на 1 м , через N, 1/м3 ; подвижность
частиц - u через их скорость v, м/с, а поле, напряженностью 1 В/м.
Слайд 23Электропроводность
2. Электропроводность диэлектриков
Различают несколько видов электропроводности в зависимости, от вида
заряженных частиц, осуществляющих её:
а) электронная – носители электроны;
б) ионная (или
электролитическая) – носители ионы;в) молионная (или электрофоретическая) – носители группы молекул;
г) смешанная – носители разные (электроны, ионы, молионы).
Слайд 24Электропроводность
2. Электропроводность диэлектриков
В твердых диэлектриках ток может проходить как по
их объему, так и по поверхности, поэтому различают удельную объемную
проводимость γV и удельную поверхностную проводимость γS
Слайд 26Электропроводность
Зависимость электропроводности
диэлектриков от температуры
А – постоянная для данного
диэлектрика, Ом-1;
е – основание натурального логарифма: ,
k – постоянная Больцмана, 1,38·10-23 Вт/град; Т - абсолютная температура, К;
Wt - термическая энергия активации, эВ.
Слайд 27Электропроводность
зависимости γS от процентного содержания влаги в окружающей среде для
фторопласта -4 (1) – гидрофобного, и плавленного кварца (2) –
гидрофильного.Зависимость поверхностной электропроводности
диэлектриков от влажности
Слайд 28Электропроводность
где γ0 – электропроводность в слабом поле;
α – коэффициент материала (обычно 1
Е – напряженность в области сильных полей. ( > 106 В/м)Зависимость поверхностной электропроводности
диэлектриков от напряженности поля
Слайд 293. Диэлектрическими потерями называется активная мощность Ра, рассеиваемая в диэлектрике
при приложении к нему электрического напряжения и вызывающая его нагрев.
Потери
в диэлектриках
Слайд 30в постоянном электрическом поле; переменном электрическом поле, где
Ра – активная мощность – диэлектрические потери, Вт; U – приложенное
напряжение, В; I – протекающий ток, А; φ – угол сдвига фаз между током и напряжением.Потери в диэлектриках
Слайд 31 Виды диэлектрических потерь 1. Потери на замедленные виды поляризации (релаксационные,
t = 10-10...10-6 с); 2. Резонансные потери характерны для неполярных
диэлектриков и обусловлены процессами электронной и ионной поляризации. 3. потери на сквозную электропроводность (токи утечки): 4. потери на ионизацию (в газообразных или твердых пористых диэлектриках); 5. потери на структурную неоднородность (в неоднородных диэлектриках).Потери в диэлектриках
Слайд 35Потери в диэлектриках
Зависимость tgδ
Если диэлектрик неоднородный, в нем проявляются
особенности каждого входящего в него компонента. У целлюлозы максимальные потери
наблюдаются при отрицательных температурах, а у масла при положительных.
Слайд 36Потери в диэлектриках
Величина tgδ приводится в справочных таблицах и характеризует
потери в материале. полиуретан (полярный) – tgδ ≈ 0,02 -
изоляционные платы, каркасы катушек, панели; виниппласт (полярный) – tgδ ≈ 0,01 - изоляционные пленки; полистирол (нейтральный) — tgδ ≈ 0,0001 - материал для конденсаторов и изоляции; фторопласт-4 (нейтральный) — tgδ ≈ 0,0002 - изоляционные платы; керамика KM-1 — tgδ ≈ 0,002 - платы для микросхем.
Слайд 374. Пробой диэлектриков это потеря свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля,
превысит некоторое критическое значение. Пробоем называется образование в диэлектрике проводящего
канала под действием электрического поля.Пробой
Слайд 38Пробой
где d – толщина диэлектрика, м.
Минимальное напряжение, при котором
происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением – Uпр, а соответствующее
ему значение напряженности поля – ЕпрЭлектрическая прочность - это напряженность однородного электрического поля, приводящая к пробою.
Слайд 39Пробой
Пробивное напряжение Uпр - это минимальное, приложенное к образцу диэлектрика
напряжение, приводящее к его пробою. Различают статическое и импульсное напряжение
пробоя.
Слайд 40Виды пробоя. Для газообразных, жидких и твердых диэлектриков различают несколько
видов пробоя: Ионизационной, (10-7…10-8 с). Чисто электрический (10-6…10-7 с) Электрохимический пробой(минуты, часы,
дни и более). Электротепловой пробой. Поверхностный пробой.Пробой
Слайд 41Виды пробоя. Для газообразных, жидких и твердых диэлектриков различают несколько
видов пробоя: Ионизационной, (10-7…10-8 с). Чисто электрический (10-6…10-7 с) Электрохимический пробой(минуты, часы,
дни и более). Электротепловой пробой. Поверхностный пробой.Пробой
Слайд 42Ионизационной, связанный с ударной и фотоионизацией. Он характерен для газообразных
и очень чистых жидких диэлектриков. Развивается мгновенно (10-7…10-8 с). После
снятия напряжения прочность таких диэлектриков восстанавливается.Пробой
Слайд 43
Пробой
Освободившиеся электроны, ускоряясь в поле, создают новые заряженный частицы (а)
Возникает лавина, состоящая из отрицательно и положительно заряженных частиц, которые,
и образуют проводящий канал (б)
Слайд 45
Пробой
Электрическая прочность газообразных диэлектриков зависит от давления
Электрическая прочность воздуха –
3,2 МВ/м. Шестифтористая сера – SF6 (элегаз) - ~ 8
МВ/м.Очищенные жидкости - 30 ... 80 МВ/м
Слайд 46
Пробой
Чисто электрический пробой – за счет возникающей лавины электронов. Он
характерен для беспримесных твердых однородных и неоднородных материалов с малыми
диэлектрическими потерями. Развивается мгновенно (10-6…10-7 с), когда скорость электронов v ≥ 100 км/с.Величина электрической прочности при этом виде пробоя зависит от однородности структуры, от толщины диэлектрика, от площади приложенных электродов.
Слайд 48
Пробой
Электрохимический пробой. Он связан с возникновением химических процессов в диэлектрике
(жидком или твердом) под действием электрического поля – химическое разложение,
электролиз и т.п. Развивается медленно (минуты, часы, дни и более).Наиболее часто электрохимический, пробой имеет место в органических пропитанных диэлектриках (пропитанный картон), а также в керамике, содержащей окислы металлов переменной валентности (например, ТiO2), или щелочных окислов. Электрохимический пробой наблюдается в постоянных или низкочастотных переменных полях при повышенных температурах и высокой влажности.
Слайд 49
Пробой
Электротепловой пробой. Наблюдается в твердых (или жидких) диэлектриках. Обусловлен нарушением
теплового равновесия вследствие больших диэлектрических потерь и недостаточности теплоотдачи.
теплоотвод
(теплоотдача)
тепловыделение
Слайд 51
Пробой
Электротепловой пробой диэлектриков зависит от нагревостойкости материала.
1ая – зависимость принадлежит
органическому
диэлектрику (класс нагревостойкости У — 90º С);
2ая —
неорганическому диэлектрику (класс нагревостойкости C ≥ 180° C)
Слайд 52
Пробой
Поверхностный пробой. Это пробой в газообразном или жидком диэлектрике прилегающем
к поверхности, твердой изоляции. Он связан с появлением короны, искры,
проводящего канала по поверхности.Повреждение поверхности вследствие поверхностного пробоя называется трекингом диэлектриков.
