Курсовая работа по дисциплине: «Физика полупроводников и диэлектриков» на тему: «Диэлектрические потери. Диэлектрическая перфорация, механизмы диэлектрической перфорации»

Добротность - параметр обратный тангенсу угла диэлектрических потерь:

Q = 1/tgd= ctgd = tgj

(1.8)

Комплексная диэлектрическая проницаемость диэлектрика : ε* = ε' - jε"
Коэффициент диэлектрических потерь ε" = ε’tgδ

1.2 Виды диэлектрических потерь

Потери на электропроводность обусловлены сквозными токами. Это единственный вид потерь в однородном неполярном диэлектрике. Наблюдаются во всех диэлектриках.
Из векторной диаграммы для параллельной схемы замещения диэлектрика тангенс этого угла равен отношению активного и реактивного токов:

tgd = Ia/Ic = 1/(ωCрR)

(1.4)

Активная мощность потерь рассчитывается по следующей формуле

P = U^2wCs^.tgd

(1.5)

Для последовательной схемы замещения:

tgδ = Ua/Uc = ωCsRs

(1.6)

Мощность потерь в этом случае

P = U^2wCs^.tgd/ (1+(tgd)^2)

(1.7)

Добротность - параметр обратный тангенсу угла диэлектрических потерь:

Q = 1/tgd= ctgd = tgj

(1.8)

P = U^2/R	(1.9)
tgδ = 1/(ωCрR)	(1.10)

В этом случае используется параллельная схема замещения.

tgδ = tgδ0 e ^aT

(1.11)

Для ионных кристаллов:

tgδ = (1.8×10^10× γ0/ε×f)exp(-Wa /kT)

(1.12)

На рисунке 1.2 показаны зависимости tgδ(Т) и tgδ(f)

. Зависимости tgδ от температуры и частоты приложенного напряжения для неполярных диэлектриков
Релаксационные потери обусловлены  абсорбционными токами, то есть замедленными поляризациями. Для чисто дипольного механизма потерь при частоте ω_д будет наблюдаться максимум (кривая 1 на рисунке 1.3).

Зависимость tgδ полярного диэлектрика от частоты
1 – потери за счет дипольной поляризации; 2 – потери за счет сквозной проводимости;
3 – суммарные потери
Условие максимума: ωτ≈1 гдеt - время релаксации. Увеличение tgδ происходит до тех пор, пока время релаксации дипольных молекул τ << 1/2f, т.е. с ростом частоты диполям не хватает времени для ориентации 1/2f << τ, и tg δ уменьшается. Если в диэлектрике заметны потери сквозной проводимости, то они, в соответствии с выражением tg δ =1/(RwC) уменьшаются с ростом частоты (кривая 2). В этом случае суммарная зависимость имеет вид кривой 3.
В температурной зависимости tg δ также будет максимум (рисунок 1.4).

Зависимость tgδ полярных диэлектриков от температуры
1 – потери за счет дипольной поляризации; 2 – потери за счет сквозной проводимости;
3 – суммарные потери
Максимума: ωτ≈1 гдеt - время релаксации. Увеличение tgδ происходит до тех пор, пока время релаксации дипольных молекул τ << 1/2f, т.е. с ростом частоты диполям не хватает времени для ориентации 1/2f << τ, и tg δ уменьшается. Если в диэлектрике заметны потери сквозной проводимости, то они, в соответствии с выражением tg δ =1/(RwC) уменьшаются с ростом частоты (кривая 2). В этом случае суммарная зависимость имеет вид кривой 3.

Условие максимума: ωτ≈1 гдеt - время релаксации. Увеличение tgδ происходит до тех пор, пока время релаксации дипольных молекул τ << 1/2f, т.е. с ростом частоты диполям не хватает времени для ориентации 1/2f << τ, и tg δ уменьшается. Если в диэлектрике заметны потери сквозной проводимости, то они, в соответствии с выражением tg δ =1/(RwC) уменьшаются с ростом частоты (кривая 2). В этом случае суммарная зависимость имеет вид кривой 3.

В температурной зависимости tg δ также будет максимум (рисунок 1.4).