Диэлектрики

Твёрдые, жидкие и газообразные вещества, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации. Термин Диэлектрик введён английским физиком Майклом Фарадеем для обозначения веществ, проницаемых для электрического поля. В технике к Диэлектрикам относят вещества, плохо проводящие электрический ток, в отличие от проводников (металлов) и полупроводников. Электропроводность Диэлектриков по сравнению с металлами очень мала. Количественное различие в электропроводности Диэлектриков и металлов классическая физика пыталась объяснить тем, что в металлах есть свободные электроны, а в Диэлектриках все элементыны связаны с атомами. 

Квантовая теория твёрдого тела объясняет разные электричные свойства металлов и Диэлектриков различным характером распределения электронов по уровням энергии. На энергетической диаграмме Диэлектрика ближайшие свободные уровни зоны проводимости отделены от заполненных уровней валентной зоны достаточно широкой по сравнению с ПП запрещённой зоной (условно принято относить к Диэлектрикам вещества с шириной запрещённой зоны более 3 эВ).

Механизмы поляризации диэлектриков различны и зависят от характера химической связи. Поляризацию Диэлектриков характеризуют электрическим дипольным моментом Р единицы объёма, называется вектором поляризации или просто поляризацией. Величина Р зависит от напряжённости Е внешнего электрического поля. У параэлектриков в достаточно слабых полях (значительно меньших напряжённости внутрикристаллического поля) - электрическая постоянная - диэлектрическая восприимчивость. При рассмотрении способности Диэлектриков к поляризации чаще используют другие безразмерный параметр - относительную диэлектрическую проницаемость. В изотропных Диэлектриков (аморфных, поликристаллических) направления векторов Р и Е совпадают, ег и хе являются скалярными величинами. В анизотропных Диэлектриках векторы Р и Е не совпадают по направлению; в этом случае ег и хе являются тензорами.

В некоторых Диэлектриках поляризация может существовать и в отсутствие электрического поля. Обычно она не проявляется, так как электрическое поле в Диэлектриках, связанное с этой поляризацией, компенсируется полем свободных зарядов, натекающих на поверхность Диэлектриклв извне и изнутри. Нарушение компенсации, приводящее к временному появлению электрического поля в Диэлектрике, происходит в пироэлектриках - при изменении температуры, в пьезоэлектриках - при деформации.

К пироэлектрикам относятся также сегнетоэлектрики (у которых в полярной фазе имеет место спонтанная поляризация, существующая в отсутствие внешнего поля) и электреты (обладающие способностью создавать в окружающем пространстве электрическое поле за счёт предварительной электризации или поляризации). Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики и электреты относятся к активным Диэлектрикам, на основе которых создаются устройства, способные генерировать, преобразовывать или усиливать электрические сигналы. Остальные Диэлектрики нередко называются пассивными.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.