介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切

1、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切第1頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切 在電場(chǎng)作用下，能產(chǎn)生極化的一切物質(zhì)又被稱之為電介質(zhì)。電介質(zhì)在電子工業(yè)中用來做集成電路的基板、電容器等。如果將一塊電介質(zhì)放入一平行電場(chǎng)中，則可發(fā)現(xiàn)在介質(zhì)表面感應(yīng)出了電荷，即正極板附近的電介質(zhì)感應(yīng)出了負(fù)電荷，負(fù)極板附近的介質(zhì)表面感應(yīng)出正電荷。這種電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生感生電荷的現(xiàn)象，稱之為電介質(zhì)的極化。 感應(yīng)電荷產(chǎn)生的原因在于介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(原子、分子、離子)在電場(chǎng)作用下正負(fù)電荷重心的分離，變成了偶極子。不同的偶極子有不同的電偶極矩，電偶極矩的方向與外電場(chǎng)方向一致。 第2頁，共16頁，20

2、22年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日材料極化第3頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日四、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切基本概念：介電常數(shù)：以絕緣材料為介質(zhì)與以真空為介質(zhì)制成同尺寸電容器的電容量之比值。 表示在單位電場(chǎng)中，單位體積內(nèi)積蓄的靜電能量的大小。是表征電介質(zhì)極化并儲(chǔ)存電荷的能力，是個(gè)宏觀物理量。介質(zhì)損耗 置于交流電場(chǎng)中的介質(zhì)，以內(nèi)部發(fā)熱(溫度升高)形式表現(xiàn)出來的能量損耗。第4頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日 基本概念：介質(zhì)損耗角 對(duì)電介質(zhì)施加交流電壓，介質(zhì)內(nèi)部流過的電流相量與電壓相量之間的夾角的余角。介質(zhì)損耗角正切 對(duì)電介質(zhì)施以正弦波電壓,外

3、施電壓與相同頻率的電流之間相角的余角的正切值-tg. 其物理意義是：第5頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日 一些材料的數(shù)值： 石英 3.8；絕緣陶瓷 6.0； 耐熱玻璃 3.8 3.9; 紙 70 PE 2.3； PVC 3.8 有機(jī)玻璃 2.63 高分子材料的由主鏈結(jié)構(gòu)中的鍵的性能和排列所決定。分子結(jié)構(gòu)極性越強(qiáng), 和tg越大. 非極性材料的極化程度小,和tg都較小.極性取代基團(tuán)影響更大,其數(shù)目越多, 和tg越大第6頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日介電性的應(yīng)用 tg 大，損耗大，材料發(fā)熱。 電容介質(zhì) 大，tg 小 作絕緣材料或電容器材料的高聚物

4、,介電損耗越小越好 航空航天材料 小，tg 大，靜電小 高頻焊接：薄膜封口，tg 大 需要通過高頻加熱進(jìn)行干燥,模塑或?qū)λ芰线M(jìn)行高頻焊接時(shí),要求高聚物的介電損耗越大越好. 高頻電纜用PE(非極性)而不用PVC (極性) 第7頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日 影響因素 (1)濕度 材料的極性越強(qiáng)受濕度的影響越明顯。主要原因是高濕的作用，使水分子擴(kuò)散到高分子的分子間，使其極性增加；同時(shí),潮濕的空氣作用于塑料表面,幾乎是在幾分鐘內(nèi)就使介質(zhì)表面形成一個(gè)水膜層,它具有離子性質(zhì),增加表面電導(dǎo). 因此,材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切tg都隨之增加. 試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和測(cè)試都應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)

5、境.第8頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日(2) 溫度第9頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日 影響因素(3)測(cè)試電壓 板狀試樣:電壓2KV影響不大,過高則增加附加損耗. 薄膜:電壓低于500V.過大使tg明顯增加.(4) 測(cè)試用接觸電極高頻下,電極的附加損耗變大,因而電極材料本身的電阻一定要小. 第10頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日高聚物的介電性能 高聚物 v體積電阻率 （.m） 擊穿強(qiáng)度 (MV/m) 介電常數(shù) （60Hz） 介電損耗角正切值 （60Hz） 聚乙烯 （高密度） 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 尼龍6 尼龍

6、66 滌綸 聚甲醛 聚碳酸酯 聚四氟乙烯 聚砜 丁苯橡膠 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 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 0.04-0.08(1016Hz) 0.01 0.

7、 014 0.021 0.005 0.006 0. 0002 0.01-0.006 0.004 第11頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日其它電性能指標(biāo)相比漏電起痕指數(shù)(CTI) 材料表面能經(jīng)受住50滴電解液而沒有形成漏電痕跡的最高電壓值，以伏(v)為單位。 耐漏電起痕指數(shù)(PTI) 材料表面能經(jīng)受住50滴電解液而沒有形成漏電痕跡的耐電壓值，以伏(v)為單位。 第12頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日相比漏電起痕指數(shù)測(cè)定第13頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日相比漏電起痕指數(shù)測(cè)定第14頁，共16頁，2022年，5月20日，1

8、2點(diǎn)58分，星期日相比漏電起痕指數(shù)測(cè)定試樣應(yīng)水平放置在支撐板上，按圖將電極裝好，并施加1N的壓力，用量規(guī)檢查兩電極間的距離為4.0土0.1mm。先對(duì)兩電極加25v倍數(shù)的適當(dāng)電壓,調(diào)整可變電阻,使電極短路電流為1.0+0.1A。在兩電極供電下，以30+5s的時(shí)間間隔下將電解液液滴滴入兩電極間的試樣上，直到試樣發(fā)生破壞或滴下50滴為止。 試樣發(fā)生以下兩種情況之一視為破壞: (1)試樣表面兩電極間的導(dǎo)電通路電流達(dá)0.5A以上，且過流繼電器延時(shí)2s發(fā)生動(dòng)作； (2)雖過流繼電器未發(fā)生動(dòng)作，但試樣燃燒了第15頁，共16頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)58分，星期日影響因素(1)試樣表面狀態(tài) 表面應(yīng)清潔，無灰塵、臟物、指印、油脂、脫模劑或其他影響結(jié)果的污物。表面污染極易使電極間的試樣產(chǎn)生漏痕，因此試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試樣表面進(jìn)行清潔處理。 (2)試驗(yàn)點(diǎn)間距選擇 如果在同一片試樣上做多點(diǎn)試驗(yàn)，則應(yīng)注意試驗(yàn)點(diǎn)之間要有足夠的距離。該間距的大小應(yīng)選在前一次試驗(yàn)后飛濺出的污物所污染的部分以外，否則