Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость, величина, характеризующая диэлектрические свойства среды — её реакцию на электрическое поле. В соотношении D = eЕ, где Е — напряжённость электрического поля, D — электрическая индукция в среде, Д. п. — коэффициент пропорциональности e. В большинстве диэлектриков при не очень сильных полях Д. п. не зависит от поля Е. В сильных электрических полях (сравнимых с внутриатомными полями), а в некоторых диэлектриках (например, сегнетоэлектриках) в обычных полях зависимость D от Е — нелинейная.

Величина Д. п. существенно зависит от типа вещества и от внешних условий (температуры, давления и т.п.). В переменных электрических полях Д. п. зависит от частоты поля Е (см. Диэлектрики)

Электрическая прочность

Электрическая прочность, напряжённость однородного электрического поля, при которой наступает пробой диэлектриков. При определении Э. п. для исключения теплового пробоя измерения производятся, как правило, в импульсном режиме, но импульсы напряжения должны быть достаточно длительными, чтобы процессы, приводящие к Э. п., протекали без перенапряжений. Такими процессами являются ударная ионизация либо туннельное просачивание, либо то и другое.

При напряжениях выше Э. п. диэлектрик становится проводником (когда напряжённость электрического поля Е достигает пробивной Е_пр, электропроводность скачкообразно возрастает). Переход в проводящее состояние часто приводит к разрушению материала из-за перегрева. Э. п. обладают все газы, в том числе пары металлов, твёрдые и жидкие диэлектрики. У слюды, кварца и других хороших диэлектриков Э. п. достигает 10⁶—10⁷ в/см; в тщательно очищенных и обезгаженных жидких диэлектриках Э. п. также достигает 10⁶ в/см; в газах Э. п. зависит от давления и других условий и составляет для воздуха при нормальных условиях и толщине слоя порядка 1 см около 3×10⁴ в/см; у полупроводников (Ge, Si) Э. п. порядка 10⁵ в/см, однако при очень низких температурах, когда пробой вызывается ударной ионизацией примесей, Э. п. в Ge порядка 5 в/см.

Удельное поверхностное сопротивление

r_s численно равно сопротивлению  квадрата (мысленно выделенного на поверхности исследуемого материала), если ток протекает через две противоположные стороны этого квадрата

r_s = R_s•d/l,

где R_s – поверхностное сопротивление материала (2) между поставленными электродами (1) шириной d и на расстоянии l (рисунок).

Удельное поверхностное сопротивление диэлектриков является параметром диэлектрика и зависит от природы диэлектрика, температуры, влажности и приложенного напряжения.

Рисунок - Расположение электродов для измерения поверхностного сопротивления материала

Вода обладает значительной проводимостью. Достаточно тончайшего слоя влаги на поверхности диэлектрика, чтобы обнаружить заметную проводимость, которая определяется в основном толщиной этого слоя.

Поверхностная электропроводность обусловлена наличием влаги, загрязнениями и различными дефектами поверхности диэлектрика.

Сильно увлажняются полярные и пористые диэлектрики. r_s диэлектриков связано с величиной краевого угла смачивания и твердостью диэлектрика. Как видно из таблицы -чем меньше краевой угол и выше твердость, тем ниже r_s увлажненного диэлектрика.

 

Материал	Краевой угол смачивания	Твердость по шкале Мосса	rs.10-15 Ом, при относительной влажности воздуха:
			0%	98%
Политетрафторэтилен	113	1–2	500	500
Полиметилметакрилат	73	2–3	5	1.5
Ультрафарфор	50	4–5	10	0.01
Плавленый кварц	27	7	100	6.5 10-4

 

К гидрофобным диэлектрикам относятся неполярные диэлектрики, чистая поверхность которых не смачивается водой, поэтому при помещении диэлектрика во влажную среду его поверхностная электропроводность практически не меняется.

К гидрофильным диэлектрикам относятся полярные и большинство ионных диэлектрики со смачиваемой поверхностью. При помещении диэлектрика во влажную среду его поверхностная электропроводность увеличивается. Кроме того, к поверхности полярных диэлектриков могут прилипать различные загрязнения, также приводящие к росту поверхностной проводимости.

К «промежуточным» диэлектрикам условно относят слабополярные диэлектрики (например, лавсан).

При нагревании увлажненной изоляции r_s материалов может расти с повышением температуры и уменьшаться  после высушивания.

При низких температурах r_s высушенного материала имеет значительно более высокие значения (на 6–7 порядков выше) по сравнению с образцом, находящемся во влажной среде.

Для увеличения значения r_s диэлектриков пользуются различными технологическими приемами: промывкой в кипящей дистиллированной воде или растворителях в зависимости от вида диэлектрика, прогреванием до достаточно высокой температуры, покрытием поверхности влагостойкими лаками, глазурями, размещением изделий в защитных корпусах и оболочках и т.д.