13.Поляризація
Поляризація - це процес, що складається в обмеженому зсуві чи орієнтації зв'язаних зарядів у діелектрику при впливі на нього зовнішнього електричного поля. Позитивні заряди зміщуються в напрямку вектора напруженості поля Е, у зворотному напрямку.
Поляризація приводить до утворення в обсязі діелектрика індукованого електричного моменту, рівного векторній сумі дипольних електричних моментів молекул діелектрика.
Для більшості діелектриків поляризація прямо пропорційна напруженості електричного поля. Такі діелектрики називають лінійними. До них відносять усі застосовувані в сучасній радіоелектроніці електроізоляційні матеріали. У деяких діелектриків, зокрема в сегнетоелектриків, прямої пропорційності між поляризацією і напруженістю електричного поля немає. Такі діелектрики називають нелінійними. Вони останнім часом знаходять усе більш широке застосування, оскільки дозволяють керувати електричними й оптичними властивостями матеріалів шляхом зміни напруженості електричного поля, температури і т.д.
Основні види поляризації 1. Електронна поляризація являє собою зсув центра заряду електронної хмари щодо центра позитивно зарядженого ядра під дією зовнішнього електричного поля, зміщенню протидіє кулонівське притягання електронів до ядра. Час встановлення електродної поляризації дуже малий (біля 10-15 с), тому вона практично не залежить від частоти електромагнітного поля, не зв'язана з втратою енергії і не залежить від температури. Електронна поляризація спостерігається у всіх видах діелектриків.
2. Іонна поляризація виникає внаслідок пружного зсуву зв'язаних іонів з положення рівноваги на відстань, менша постійних кристалічних ґрат підвищенням температури поляризація зростає, оскільки теплове розширення, видаляючи іони друг від друга, послабляє діючі між ними сили взаємодії Час встановлення іонної поляризації біля 10-13 с. Вона, так само як і електронна, не зв'язана з втратами енергії і не залежить від частоти, аж до частот інфрачервоного діапазону Іонна поляризація характерна для кристалічних діелектриків іонної структури з щільним упакуванням іонів. 3.Міграційна поляризація обумовлена наявністю в технічних діелектриках провідних і напівпровідних включень, шарів з різною провідністю і т.п. При внесенні неоднорідних матеріалів в електричне поле вільні електрони й іони що проводяться і напівпровідникових включень починають переміщатися в межах кожного включення, утворюючи поляризовані області. Процеси встановлення й зняття міграційної поляризації порівняно повільні і можуть продовжуватися секунди, хвилини і навіть години. Цей вид поляризації звичайно можливий лише на низьких частотах.
4.Мимовільна (спонтанна) поляризація, яка властива сегнетоелектрикам, електронно-релаксаційна поляризація й ін.
Класифікація діелектриків по виду поляризації. Розходження в механізмах поляризації дають можливість підрозділити всі діелектрики на кілька груп. 1. Неполярні діелектрики. До цієї групи відносять діелектрики, що не містять електричних диполів, здатних до переорієнтації в зовнішнім електричному полі. Неполярним діелектрикам властива в основному електронна поляризація. Вони застосовуються як високоякісні електроізоляційні матеріали в техніці високих і надвисоких частот. До них відносять полістирол, поліетилен, бензол, повітря й ін. 2. Полярні діелектрики. У цю групу входять діелектрики, що містять електричні диполі, що здатні до переорієнтації в зовнішнім електричному полі. У полярних діелектриках крім електронної спостерігають і дипольно-релаксаційну поляризацію. Вони мають трохи знижені електричні властивості в порівнянні з неполярними діелектриками і застосовуються як електроізоляційні матеріали в області низьких частот. До них можна віднести полівінілхлорид, епоксидні смоли, лавсан, органічне скло і ін. 3. Діелектрики з іонною структурою. У цю групу входять тверді неорганічні діелектрики з електронною, іонної і іонно-електронно-релаксаційною поляризаціями. Тут виділяють дві підгрупи матеріалів у залежності від величини втрат електричної енергії, що витрачається на поляризацію: а) діелектрики з електронним і іонним видами поляризації, при яких втрат електричної енергії практично немає. До них відносять кварц, слюду і ін.; б) діелектрики з електронним, іонним і релаксаційним видами поляризації, при яких маються істотні втрати електричної енергії. Наприклад, неорганічні стекла, кераміка, мікалекс і ін. 4. Сегнетоелектрики. У цю групу входять матеріали, що володіють насамперед спонтанною поляризацією. До них можна віднести сегнетову сіль, титанат барію (ВаТіОз).