English
Поиск по сайту
Новости AKTAKOM(530)
Новости Anritsu(113)
Новости Fluke(134)
Новости Keithley(78)
Новости Keysight Technologies(609)
Новости Metrel(19)
Новости National Instruments(265)
Новости NIST(0)
Новости Pendulum(20)
Новости Rigol(77)
Новости Rohde & Schwarz(513)
Новости Tektronix(206)
Новости Texas Instruments(21)
Новости Yokogawa(102)
Новости Росстандарта(138)
АКТАКОМ
Anritsu
FLUKE
Keithley Instruments
Keysight Technologies
METREL
National Instruments
NIST
RIGOL
Rohde & Schwarz
Spectracom
Tektronix
Texas Instruments
Yokogawa
Росстандарт
Авторизация
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Зарегистрироваться
Реклама на сайте
АКТАКОМ – победитель конкурса "Best in Test"!

Диэлектрики

Об Энциклопедии измерений
Поиск:  

ДИЭЛЕКТРИКИ (англ. dielectric, от греч. dia — через и англ. electric — электрический), твёрдые, жидкие и газообразные вещества, основным электрич. свойством к-рых является способность к поляризации. Термин «Д.» введён англ. физиком М. Фарадеем для обозначения в-в, проницаемых для электрич. поля. В технике к Д. относят в-ва, плохо проводящие электрич. ток, в отличие от проводников (металлов) и полупроводников. Электропроводность Д. по сравнению с металлами очень мала; их уд. электрич. сопротивление ρ~106—1016 Ом⋅м. Количеств, различие в электропроводности Д. и металлов классич. физика пыталась объяснить тем, что в металлах есть свободные эл-ны, а в Д. все эл-ны связаны с атомами. Квантовая теория твёрдого тела объясняет разные электрич. св-ва металлов и Д. разл. характером распределения эл-нов по уровням энергии (см. Зонная теория). На энерге-тич. диаграмме Д. ближайшие свободные уровни зоны проводимости отделены от заполненных уровней валентной зоны достаточно широкой по сравнению с ПП запрещённой зоной (условно принято относить к Д. в-ва с шириной запрещённой зоны более 3 эВ).
Механизмы поляризации диэлектриков различны и зависят от характера хим. связи. Поляризацию Д. характеризуют электрич. дипольным моментом Р единицы объёма, наз. вектором поляризации или просто поляризацией. Величина Р зависит от напряжённости Е внеш. электрич. поля. У параэлектриков в достаточно слабых полях (значительно меньших напряжённости внутрикристаллического поля) Р=εoχеЕ, где εo — электрич. постоянная СИ, χе — диэлектрическая восприимчивость. При рассмотрении способности Д. к поляризации вместо χе чаще используют др. безразмерный параметр — относит, диэлектрическую проницаемость εr. В изотропных Д. (аморфных, поликристаллических) направления векторов Р и Е совпадают, εr и χе являются скалярными величинами. В анизотропных Д. (крист. Д., текстурах) векторы Р и Е не совпадают по направлению; в этом случае εr и χе являются тензорами.
В нек-рых Д. поляризация может существовать и в отсутствие электрич. поля. Обычно она не проявляется, т. к. электрич. поле в Д., связанное с этой поляризацией, компенсируется полем свободных зарядов, натекающих на поверхность Д. извне и изнутри. Нарушение компенсации, приводящее к врем, появлению электрич. поля в Д., происходит в пироэлектриках — при изменении темп-ры, в пьезо-электриках — при деформации. К пироэлектрикам относятся также сегнетоэлектрики (у к-рых в полярной фазе имеет место спонтанная поляризация, существующая в отсутствие внеш. поля) и электреты (обладающие способностью создавать в окружающем пространстве электрич. поле за счёт предварит, электризации или поляризации). Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики и электреты относятся к т. н. активным Д., на основе к-рых создаются устр-ва, способные генерировать, преобразовывать или усиливать электрич. сигналы. Остальные Д. нередко наз. пассивными.
Для каждого Д. существует такое предельное значение напряжённости внеш. электрич. поля, при к-ром происходит пробой диэлектрика (электрич. прочность Д.). Для твёрдых Д. электрич. прочность зависит от строения Д., однородности электрич. поля, частоты, условий теплоотвода, темп-ры окружающей среды и др. факторов.
Мощность, выделяющуюся в Д. при воздействии перем. электрич. поля, наз. диэлектрическими потерями. Величина этих потерь определяется механизмом поляризации Д. Диэлектрич. потери характеризуются тангенсом угла диэлектрич. потерь tg δ (δ — разность фаз между Р и Е).
В технике пассивные Д. применяются прежде всего как электроизоляционные материалы. Для этого используются Д. с высоким уд. сопротивлением, малым tg δ, высокой электрич. прочностью и, желательно, малой εr. От электрич. изоляции требуется сохранение электроизоляц. св-в в широком интервале темп-р, в условиях повыш. влажности, при воздействии механич. нагрузок и химически активных в-в. В конденсаторах пассивные (и активные) Д. служат для увеличения электрич. ёмкости. Конденсаторные диэлектрич. материалы должны иметь большую εr, малый tg δ, высокую темп-рную стабильность св-в. Мн. диэлектрич. кристаллы используются в качестве активных сред твердотельных лазеров, квантовых генераторов и усилителей СВЧ.
В ПП электронике, в т. ч. микроэлектронике, всё более широкое применение находят диэлектрич. тонкие плёнки (аморфные, стеклообразные, полимерные). Если диэлектрич. плёнку поместить между двумя металлич. электродами или между металлич. электродом и ПП пластиной, то под действием приложенного напряжения через такую структуру (т. н. сэндвич-структуру) возможно протекание электрич. тока вследствие туннельного эффекта, надбарьерной (Шот-тки) эмиссии, инжекции носителей заряда в Д. На основе структур металл — Д.— металл (см. МДМ-структура) созданы микрополосковые линии СВЧ интегральных схем, эмиттеры транзисторов на «горячих» электронах; структуры металл — Д.— ПП (см. МДП-структура) являются основой приборов с зарядовой связью, МДП-транзисторов (см. Полевой транзистор), МДП-ИС. Контакты в виде тонкого слоя Д., разделяющего два сверхпроводника (контакты Джозефсона; см. Джозефсона эффект), используются для создания легко перестраиваемых маломощных СВЧ генераторов, быстродействующих элементов памяти ЭВМ, квантовых интерферометров — сквидов (см. Криоэлектронные приборы) и др. устр-в. Диэлектрические покрытия широко применяются для создания диэлектрич. зеркал оптич. резонаторов, оптич. фильтров, поляризац., светоделит. и др. устр-в. Нелинейные св-ва Д., проявляющиеся в ВЧ эл.-магн. полях больших амплитуд (в частности, в луче лазера, где могут быть созданы электрич. поля ~1010 В/м), позволяют с помощью диэлектрич. кристаллов осуществлять преобразование частоты волн, наблюдать самофокусировку света и др. нелинейные эффекты.  

Источник
Электроника. Энциклопедический словарь
Москва, «Советская энциклопедия», 1991 г.


Возврат к списку

Свежий номер
№ 3 Июнь 2020
КИПиС 2020 № 3
Тема номера:
Метрология
Подписаться на журнал
WEB-приложение для подписчиков журнала
События из истории измерений
10.07.1856
день рождения
Конвертер единиц измерения