- •Классификация свойств материалов.
- •Особенности электропроводности металлов.
- •Основные требования
- •Сверхпроводниковые материалы.
- •Магнитные свойства сверхпроводников.
- •Магнитные материалы
- •Диэлектрические материалы.
- •Основные виды поляризации диэлектриков
- •Механизмы поляризации диэлектриков
- •Классификация диэлектриков по видам поляризации
- •Диэлектрические потери
- •Вспомогательные материалы
- •Осаждение металлических пленок.
- •Контроль качества и методы испытания покрытий.
- •Основные параметры и свойства полупроводниковых материалов.
- •Электрические свойства
- •I типа
- •Германий
- •Получение чистого германия методом зонной перекристаллизации.
- •Кремний
- •Метод получения монокристаллического Si по Чохральскому.
- •Карбид кремния (SiC).
- •Марки GaAs
Диэлектрические материалы.
Большинство химических соединений – ионных и молекулярных имеет высокое удельное электросопротивление, более 109Ом/см. Эти материалы с шириной запрещенной зоны Eq>3эв. Концентрация свободных электронов в них ниже 1см-3. Изоляционная функция диэлектрика выполняются по тому, что они препятствуют протеканию тока в сети. Однако этим их роль не ограничивается, так как при малой толщине в направлении переменного тока диэлектрики не разрывают электрическую цепь, и переменный ток течет через них необычным способом – это происходит вследствие поляризации. Поляризация – процесс смещения связанных зарядов на ограниченное расстояние под действием внешнего электрического поля. Если диэлектрик находится между электродами конденсатора, то смещение вызывает дополнительный переход электронов с положительной пластины на отрицательную, при том же напряжении батареи. Поляризация, следовательно, оказывает помощь батареи и в результате заряд конденсатора увеличивается в E раз (величина Е называется диэлектрической проницаемостью) и отражает увеличение емкости конденсатора при замене в нем вакуума диэлектриком. Таким образом, емкость конденсатора с диэлектриком зависит от его способности поляризоваться и выражается формулой Сд = Е0*E*S/d, где E0=8.85H*10-12Ф/м. S – площадь пластин, d – расстояние между ними. Поляризация это явление характерное и обязательное для диэлектриков. В проводниках она, если частоты не высокие, не наблюдается, причина состоит в том, что свободные несвязанные заряды, концентрация которых в металле велика, легко перемещаются под действием электрического поля и спустя малое время создают обратное поле полностью компенсирующее внешнее. Поле в объеме металла = 0, поле внутри диэлектрика имеет конечное не равное 0 значение. Пробные электрические заряды, экранирование металлом полностью изолированы от внешнего поля, тогда как в диэлектрике они испытывают его действие. Эти особенности в поведении диэлектриков заключены в приставке самого слова («диа» – сквозь, через). Теперь мы определяем диэлектрики как вещества, обладающие высоким удельным сопротивлением:
Диэлектрик, среда, не только жидкое, но и твердое и газообразное, в которой длительно может существовать электрическое поле
Диэлектрик, среда проницаемая для электрического поля и способная поляризоваться.
Основные виды поляризации диэлектриков
В широком смысле имеется два основных вида поляризации:
1. Поляризация под действием электрического поля, практически мгновенная, упругая, без рассеяния энергии, то есть без выделения тепла.
2. Не мгновенна, она нарастающая и убывающая замедленно, сопровождается рассеянием энергии, то есть его нагревом – релаксационная поляризация.
К первому виду относятся электронная и ионная, остальные механизмы относят к релаксационной поляризации. Особым механизмом поляризации является резонансное, наблюдаемое в диэлектриках при весьма высоких частотах. Емкость конденсатора с диэлектриком и накопленный в нем электрический заряд обусловлен суммарным воздействием различных механизмов поляризации. Разные виды поляризации могут наблюдаться у разных диэлектриков, а могут одновременно у одного и того же материла.