介电常数和介质损耗角正切

介电常数和介质损耗角正切
介电常数和介质损耗角正切
在电场作用下，能产生极化的一切物质又被称之为电介质。 电介质在电子工业中用来做集成电路的基板、电容器等。如果将 一块电介质放入一平行电场中，则可发现在介质表面感应出了电 荷，即正极板附近的电介质感应出了负电荷，负极板附近的介质 表面感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感生电荷的现 象，称之为电介质的极化。 感应电荷产生的原因在于介质内部 质点(原子、分子、离子)在电场作用下正负电荷重心的分离，变 成了偶极子。不同的偶极子有不同的电偶极矩，电偶极矩的方向 与外电场方向一致。
基本概念：
• 介质损耗角 对电介质施加交流电压，介质内部流过的电流 相量与电压相量之间的夹角的余角。 • 介质损耗角正切 对电介质施以正弦波电压,外施电压与相 同频率的电流之间相角的余角δ的正切值--tgδ. 其物理意义是：
一些材料的ε 数值：
石英 — 3.8；绝缘陶瓷 — 6.0； 耐热玻璃 3.8 — 3.9; 纸 — 70 PE — 2.3； PVC — 3.8 有机玻璃 — 2.63 高分子材料的ε 由主链结构中的键的性能和排列所决定。 • 分子结构极性越强, ε 和tg越大. 非极性材料的极化程度小,ε 和tg都较小. • 极性取代基团影响更大,其数目越多, ε 和tg越大
材料极化
四、介电常数和介质损耗Leabharlann Baidu正切
基本概念：
• 介电常数：以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电 容器的电容量之比值。 表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。 是表征电介质极化并储存电荷的能力，是个宏观物理量。 • 介质损耗 置于交流电场中的介质，以内部发热(温度升高) 形式表现出来的能量损耗。
影响因素
材料的极性越强受湿度的影响越明显。 主要原因是高湿的作用，使水分子扩散到高分子的分 子间，使其极性增加；同时,潮湿的空气作用于塑料表 面,几乎是在几分钟内就使介质表面形成一个水膜层,它 具有离子性质,增加表面电导. 因此,材料的介电常数和 介质损耗角正切tgδ都随之增加. 试样的状态调节和测试都应在标准环境.
• 试样应水平放置在支撑板上，按图将电极装好，并施加1N的 压力，用量规检查两电极间的距离为4.0土0.1mm。先对两电极 加25v倍数的适当电压,调整可变电阻,使电极短路电流为1.0+0.1 A。在两电极供电下，以30+5s的时间间隔下将电解液液滴滴入 两电极间的试样上，直到试样发生破坏或滴下50滴为止。 • 试样发生以下两种情况之一视为破坏: (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上，且过流继电 器延时2s发生动作； (2)虽过流继电器未发生动作，但试样燃烧了
介电性的应用
tg 大，损耗大，材料发热。 • 电容介质 大，tg 小
作绝缘材料或电容器材料的高聚物,介电损耗越小越好
•
•
航空航天材料 小，tg 大，静电小 高频焊接：薄膜封口，tg 大
需要通过高频加热进行干燥,模塑或对塑料进行高频焊接时,要求 高聚物的介电损耗越大越好.
•
高频电缆—用PE(非极性)而不用PVC (极性)
影响因素
(1)试样表面状态 表面应清洁，无灰尘、脏物、指印、油脂、脱模剂或 其他影响结果的污物。表面污染极易使电极间的试样产生漏痕，因此 试验前应对试样表面进行清洁处理。 (2)试验点间距选择 如果在同一片试样上做多点试验，则应注意试验点 之间要有足够的距离。该间距的大小应选在前一次试验后飞溅出的污 物所污染的部分以外，否则使结果发生偏差。 (3)环境条件的影响 除保持温度在23±1℃条件下试验外，还应注意 周围的空气尽量不要流动。空气的流动导致液滴落点的偏离，这是试 验所不允许的。因而试验时，电极和样品系统放在一个密封罩内进行.
其它电性能指标
• 相比漏电起痕指数(CTI) 材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的最高 电压值，以伏(v)为单位。 • 耐漏电起痕指数(PTI) 材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的耐电 压值，以伏(v)为单位。
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
2.2-2.4(1016Hz) 2.0-2.6(1016Hz) 2.5(1016Hz) 3.2-3.6(1016Hz) 4.1 4.0 3.4 3.7 3.0 2.0-2.2 2.9-3.1 2.2
<0. 05 0. 001 <0. 005 0.040.08(1016Hz) 0. 01 0. 014 0.021 0.005 0.006 0. 0002 0.01-0.006 0.004
(1)湿度
(2) 温度
影响因素
(3)测试电压
板状试样:电压2KV影响不大,过高则增加附加损耗. 薄膜:电压低于500V.过大使tgδ明显增加. (4) 测试用接触电极 高频下,电极的附加损耗变大,因而电极材料本身的电阻一定要小.
高聚物的介电性能
高聚物 ρv体积电阻率 （.m） 击穿强度 (MV/m) 介电常数 （60Hz） 介电损耗角正 切值 （60Hz）
聚乙烯 （高密度） 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 尼龙6 尼龙66 涤纶 聚甲醛 聚碳酸酯 聚四氟乙烯 聚砜 丁苯橡胶
1014 >1014 1014 1012-1015 1012-1015 1012 1012-1016 1012 1014 1016 1014 1013
26-28 30 24 15-25 22 15-19 18-6 17-22 25-40 16-20 20