Upload
hakhue
View
250
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
DIELEKTRICI
Dipolni momenat:
Polarizacija:
pNVp
P
Polarizovani dielektrik -Dielektrik sa dipolnim momentom u svakom elementu svoje zapremine.
Polarizacija- rezultujući dipolni momenat u jedinici zapremine.
Spontana polarizacija- polarizacija dielektricima kada nisu izloženi dejstvu spoljašnjeg polja različita od nule.
dqp
DIELEKTRICI
Dielektrična indukcija ili dielektrični pomeraj
PKD
0gde je K jačina polja, a 0 dielektrična propustljivost vakuma 0=8.8510-12F/m.
Za linearne dielektrike:
KP e 0
KKKKKD ree 0000 1
gde je e-dielektrična susceptibilnost, r- relativna dielektrična konstanta i -apsolutna dielektrična konstanta
Za nelinearne dielektrike:
KfP
KP
r
0
1
1 er
DIELEKTRICI
Lokalno polje
03PKK l
gde jeK srednje makroskopsko polje.
Za linearne dielektrike:
KKP re 100
KKK r
l
0
0
31
KK rl
32
KK lr 1
DIELEKTRICI
Klauzijus - Mosotijeva jednačina za linearne dielektrike
pNP
lKp
1
32
13
2
0
00
rr
re
rlN
KKP
KNKNP
)(NNjde
r
r
00 3321
0311
Nrr
Klauzijus - Mosotijevu jednačina.
PODELA DIELEKTRIKA
Dielektrici se mogu podeliti na nepolarne i polarne dielektrike. •Nepolarni dielektrici - dielektrici kod kojih se u odsustvu električnog polja centri pozitivnog i negativnog naelektrisanja u molekulu poklapaju. Kada se priključi električno polje dolazi do pomeranja centara naelektrisanja (javlja se indukovani dipolni momenat).
•Polarni dielektrici - dielektrici kod kojih se u odsustvu električnog polja centri pozitivnog i negativnog naelektrisanja u molekulu ne poklapaju - postoje stalni dipolni momenti koji se priključivanjem električnog polja orijentišu u pravcu polja.
Vrste polarizacija Osnovni vidovi polarizacija
Ostali vidovi polarizacija
VRSTE POLARIZACIJE Elektronska polarizacija - polarizacija u kojoj dolazi do deformacije elektronske
orbitale u pravcu polja.
3004 re
Polarizabilnost
VRSTE POLARIZACIJE Dipolna (orjentaciona) polarizacija –javlja se u polarnim jedinjenjima kod kojih
postoji stalni dipolni momenat.
Polarizabilnost
kTp
d 3
2
(a) Molekul HCl ima stalni dipolni momenat. (b) U odsustvu polja, a zbog termičkih vibracija molekula, dipolni momenti su haotično raspoređeni. (c) U prisustvu polja dipol rotira pod dejstvom momenta sile. (d) Dipolni momenti teže da zauzmu pravac električnog polja.
VRSTE POLARIZACIJE
Jonska polarizacija –javlja se u jonskim jedinjenjima kod kojih dolazi do pomeranja jona jednih u odnosu na druge
(a) Lanac jona u kristalu NaCl u odsustvu električnog polja. Neto dipolni momenat po jonu jednak je nuli.
(b) U prisustvu spoljašnjeg polja joni se pomeraju, što ima za posledicu stvaranje dipolnog momenta po jonu.
POLARIZACIJA
Kod svih vrsta dielektrika postoji elektronska polarizacija i e. Ukupna polarizacija jednaka je zbiru elektronske, jonske i dipolne polarizacije. Za = e r = n2 gde je n indeks prelamanja.
jde
Molarna polarizacija PM:
0321
A
r
rM
NdMP
Polarizacija dielektrika u naizmeničnom polju
a) Rezonantni efekti
b) Relaksacioni efekti
c) Ukupni efekti
Nelinearni dielektrični materijali
a) Feroelektrici
b) Piezoelektrici
c) Piroelektrici
d) Elektreti
Primena dielektričnih materijala Izolacioni materijali
Materijal r (Wm) Dćv (kV/m
m)
r (50Hz)
tgd10-4 Primena
Polietilen 1015 45-60 2.25 <2 Izolacija kablova
PVC 1012 25-50 6.21 730 Izolacija kablova
Silikon. guma
1012 -1015 20-70 2.50 5-70 Izolacija kablova
Kablov. ulje
1010 12 2.2 1.3 Iz. uljnih kablova
SiO2 1015 23 3.78 8.5 Izolator u IK
Visokonaponski koaksijalni kabal
Primena dielektričnih materijala Kondenzatorski materijali- služe za izradu dielektričnih slojeva kondenzatora u integrisanoj i diskretnoj tehnologiji
Materijal Dčv (kV/mm)
r (50Hz) tgd10-4 Primena
BaTiO3 Ba-SrTiO3
15-20 1000-3000 30-100 Debeloslojna IK
TiO2 10-20 14-160 10 Debeloslojna IK
Ta2O5 22 30 Tankoslojna IK
Si3N4 6.9 GaAs IK
SiO2 23 3.78 8.5 Si IK
Kondenz. papir
8 3 50 Diskretni kondenzatori
Kondenzatorski materijali
Jednoslojni i višeslojni keramički kondenzatori u diskretnoj tehnologiji
Polimerni kondenzator
(a) pre motanja (b) posle motanja
Al kondenzator sa tečnim elektrolitom Ta kondenzator sa čvrstim elektrolitom
Primena dielektričnih materijala
Optička vlakna - Koriste se u telekomunikacijama za prenos signala sa nosećim frekvencijama od 1014-1015 Hz.
Prednosti nad Cu kablovima: širi propusni opseg (~1 GHz), eliminacija preslušavanja, manje slabljenje signala.
Optička vlakna sastoje se od jezgra (veći indeks prelamanja) i omotača (manji indeks prelamanja). Optički signal se prostire po principu totalne refleksije.
Multimodna vlakna
Pobuda LED diodama
Primena dielektričnih materijala Dielektrični materijali specijalne namene - Piezoelektrici, piroelektrici i elektreti koriste se za izradu pretvarača neelektričnih signala u električne, i obrnuto.
Eletromehanički pretvarači:
Piezoelektrični pretvarač generiše ultrazvučne talase u kristalu i detektuje takve mehaničke talase
Piezoelektrični generator varnice
Termoeletro pretvaraći:
Piroelektrični detektor