Extras din curs
2. Materiale dielectrice
2.1 Prezentare generală
Dielectricii sunt materiale care sunt utilizate în principal pentru a izola
între ele componentele dintr-un circuit electronic sau pentru a
determina efectul capacitiv caracteristic anumitor componente
electronice. Termenul dipol electric este utilizat pentru atomi sau
grupuri de atomi care efectiv se caracterizează printr-o sarcină
electrică pozitivă şi una negativă, separate printr-o anumită distanţă.
Dipolii pot fi permanenţi sau induşi.
Indiferent de tipul dipolului, atunci când se aplică un câmp
electric materialului dielectric, aceştia se vor alinia după
direcţia câmpului, ca şi în figura 1.1. Când dipolii sunt aliniaţi,
se spune că materialul este polarizat.
Polarizarea electronică, ionică, de orientare, şi piezoelectrică
sunt principalele mecanisme de polarizare a unui material dielectric.
- + - + -
+ - + - + -
+ - + - + -
+
E≠0
Fig. 2.1. Dipoli în câmp electric
E=0 E≠0
- + - +
Fig.2.2. Polarizarea electronică
+ - + - + - + -
Fig.2.3. Polarizarea ionică
E=0 E≠0
Fig. 2.4. Polarizarea de orientare
E=0 E≠0
2
a b c
F F
d e
Fig. 2.5. Polarizarea piezoelectrică
Piezoelectricitatea este un
termen general ce descrie
proprietatea unor materiale de
a se polariza electric sub
acţiunea unor tensiuni
mecanice. De asemenea,
dacă un material piezoelectric
este plasat într-un câmp
electric, va avea loc o
deformare a materialului, prin
efect piezoelectric invers.
Materialele piezoelectrice sunt
caracterizate de dipoli electrici
permanenţi. Aceste efecte
sunt prezentate exagerat în
Fig. 2.5. În relitae deformările
sunt foarte miciatunci când nu
apare şi rezonanţa mecanică
a componentei. Tipic,
deformările sunt de ordinul
micrometrilor.
În general, pentru majoritatea materialelor dielectrice se pot manifesta simultan mai multe tipuri de polarizare.
De exemplu toate tipurile de polarizare permanent sunt însoţite si de polarizarea electronică.
2.2 Caracteristici ale materialelor dielectrice
2.2.1 Permitivitatea dielectrică
Considerând un condensator plan cu vid între armături
(2.1)
unde ε0 este permitivitatea dielectrică a vidului the având valoarea 8,85 · 10-12 F/m .
Dacă între armături se introduce un material dielectric, atunci
(2.2)
P se numeşte polarizaţie and şi se măsoară în C/m2
(2.3)
unde εr is este permitivitatea relativă a materialului dielectric
(2.4)
unde χε is se numeşte susceptivitate dielectrică.
Permitivitatea relativă a materialelor utilizate în electronică variază între 1 şi n x 1000, dar valorile uzuale sunt între 2 şi 10.
Polarizarea materialului nu este instantanee odată ce a fost aplicat câmpul electric. Din acest motiv, se
introduce noţiunea de permitivitate relativă complexă.
(2.5)
unde j = -1 .
Dacă se notează cu C0 capacitatea condensatorului cu vid între armături, iar pentru condensatorul cu
dielectric între armături se consideră ca liniile de câmp se închid în întregime prin material, efectele de
margine fiind neglijabile, atunci admitanţa condensatorului cu dielectric este dată de relaţia:
(2.6)
se observă că admitanţa condensatorului cu dielectric între armături este formată dintr-o capacitate
Cp=ε’
rC0 în paralel cu o rezistenţă Rp=1/ωε”
rC0. Deci condensatorul cu dielectric între armături poate fi
echivalat printr-o schemă compusă dintr-un condensator ideal, având capacitatea multiplicată cu factorul
ε’
r comparativ cu capacitatea condensatorului cu vid între armături, în paralel cu o rezistenţă.
Astfel funcţionarea dielectricului real poate fi echivalată printr-o schemă electrică realizată cu
elemente de circuit ideale.
Preview document
Conținut arhivă zip
- 03conductoarewtmk%20UnEncrypted.pdf
- 04semiconductoare1wtmk%20UnEncrypted.pdf
- 05semiconductoare2wtmk%20UnEncrypted.pdf
- 06semiconductoare3wtmkUnEncrypted.pdf
- dielectriciwtmku%20UnEncrypted.pdf
- magneticewtmk%20UnEncrypted.pdf