Діелектрик

Інша назва цього поняття - "ізолятор";.

Діелектрик (ізолятор) - речовина, практично не проводить електричний струм. Концентрація вільних носіїв заряду в діелектрику не перевищує 10 8 см -3. Основна властивість діелектрика полягає в здатності поляризуватися в зовнішньому електричному полі. З точки зору зонної теорії твердого тіла діелектрик - речовина з шириною забороненої зони більше 3 еВ.


1. Фізичні властивості

Умовно до провідникам відносять матеріали з питомим електричним опором ρ <10 -5 Ом м, а до діелектриків - матеріали, у яких ρ> 10 8 Ом м. При цьому треба зауважити, що питомий опір хороших провідників може складати всього 10 -8 Ом м, а у кращих діелектриків перевищувати 10 16 Ом м. Питомий опір напівпровідників в залежності від будови і складу матеріалів, а також від умов їх експлуатації може змінюватися в межах 10 -5 -10 8 Ом м. Добрими провідниками електричного струму є метали. З 105 хімічних елементів лише двадцять п'ять є неметалами, причому дванадцять елементів можуть проявляти напівпровідникові властивості. Але крім елементарних речовин існують тисячі хімічних сполук, сплавів чи композицій із властивостями провідників, напівпровідників або діелектриків. Чітку межу між значеннями питомого опору різних класів матеріалів провести досить складно. Наприклад, багато напівпровідники при низьких температурах поводяться подібно діелектриків. У той же час діелектрики при сильному нагріванні можуть виявляти властивості напівпровідників. Якісна відмінність полягає в тому, що для металів провідний стан є основним, а для напівпровідників і діелектриків - збудженим.

Розвиток радіотехніки зажадало створення матеріалів, у яких специфічні високочастотні властивості поєднуються з необхідними фізико-механічними параметрами. Такі матеріали називають високочастотними. Для розуміння електричних, магнітних і механічних властивостей матеріалів, а також причин старіння потрібні знання їх хімічного і фазового складу, атомної структури і структурних дефектів.

Питомий опір деіонізованої води) - 10-20 МОм см.


2. Параметри

Фізичним параметром, який характеризує діелектрик, є діелектрична проникність. Діелектрична проникність може мати дисперсію.

3. Приклади

До діелектриків відносяться повітря й інші гази, скла, різні смоли, пластмаси, багато видів гуми.

Ряд діелектриків проявляють цікаві фізичні властивості. До них відносяться Електрети, п'єзоелектрики, піроелектрики, сегнетоеластікі, сегнетоелектрики, релаксори і сегнетомагнетікі.


4. Використання

При застосуванні діелектриків - одного з найбільш великих класів електротехнічних матеріалів - досить чітко визначилася необхідність використання як пасивних, так і активних властивостей цих матеріалів.

Діелектрики використовуються не тільки як ізоляційні матеріали.

4.1. Пасивні властивості діелектриків

Пасивні властивості діелектричних матеріалів використовуються, коли їх застосовують в якості електроізоляційних матеріалів та діелектриків конденсаторів звичайних типів. Електроізоляційними матеріалами називають діелектрики, які не допускають витоку електричних зарядів, тобто з їх допомогою відділяють електричні ланцюги один від одного або струмоведучі частини пристроїв, приладів і апаратів від провідних, але не струмоведучих частин (від корпусу, від землі). У цих випадках діелектрична проникність матеріалу не грає особливої ​​ролі чи вона повинна бути можливо меншою, щоб не вносити в схеми паразитних ємностей. Якщо матеріал використовується в якості діелектрика конденсатора певної ємності і найменших розмірів, то за інших рівних умов бажано, щоб цей матеріал мав велику діелектричну проникність.


4.2. Активні властивості діелектриків

Активними (керованими) діелектриками є сегнетоелектрики, п'єзоелектрики, піроелектрики, електролюмінофори, матеріали для випромінювачів та затворів в лазерній техніці, Електрети і ін