Практикум по курсу «материалы и компоненты радиоэлектроники» для высших учебных заведений по специальностям

 

---

14 
2.3. Теоретические положения к работе 
2.3.1. Диэлектрики, молекулярное строение, электрический момент 
Диэлектриком называется вещество, основным электрическим свойством 
которого является способность поляризоваться в электрическом поле. 
Характерной особенностью диэлектриков является наличие сильно 
связанных положительных и отрицательных зарядов в молекулах, из которых 
состоит вещество. Из существующих видов связи для диэлектриков, 
применяемых в электро- и радиотехнике, наиболее типичными являются 
ковалентная неполярная, ковалентная полярная или гомеополярная, ионная или 
гетерополярная, донорно-акцепторная. Силы связи определяют не только 
строение и основные свойства вещества, но и наличие в нём хаотично или 
упорядоченно ориентированных электрических моментов в микро- или 
макроскопических объёмах вещества. 
Электрический момент появляется в системе из двух одинаковых по 
величине и разноимённых по знаку электрических зарядов 
±
q 
, расположенных 
на некотором расстоянии
 l
друг от друга, и определяется соотношением 

 = ql
 
. 
Такую систему зарядов принято называть 
дипольной
, а молекулу, 
образуемую этой системой зарядов - 
диполем
. 
Ковалентная
связь возникает при объединении атомов в молекулы, в 
результате которого происходит обобществление валентных электронов и 
дополнение внешней электронной оболочки до устойчивого состояния. 
Молекулы с ковалентной неполярной связью возникают при объединении 
одноимённых атомов типа 
H
2
, 
О
2
, 
Сl
2
, 
С
, 
S
, 
Si
и т.д. и имеют симметричное 
строение. В результате совпадения центров положительного и отрицательного 
зарядов электрический момент молекулы равен нулю, молекула неполярная и 
вещество (диэлектрик) - 
неполярное
. 
Если молекулы с ковалентной связью образуются из разноимённых атомов 
за счёт обобществления пар валентных электронов, например, 
Н
2
О
, 
СН
4
, 
СН
3
Сl
и т.д., то отсутствие или наличие электрического момента будет зависеть от 
взаимного расположения атомов относительно друг друга. При симметричном 
расположении атомов и, следовательно, совпадении центров зарядов - молекула 
будет неполярной. При несимметричном расположении атомов, молекула 
называется полярной, а вещество (диэлектрик) - 
полярным.
За счёт смещения 
центров зарядов на определённое расстояние, возникает электрический 
момент. 
Структурные модели неполярных и полярных молекул представлены на 
рис. 2.1. 
Независимо от того, полярный или неполярный диэлектрик, наличие 
электрического момента в молекулах приводит к возникновению собственного 
электрического поля в каждом микроскопическом объёме вещества. При 

---

15 
хаотической ориентации электрических моментов молекул за счёт их взаимной 
компенсации суммарное электрическое поле в диэлектрике равно нулю. Если 
электрические моменты молекул ориентированы преимущественно в одном 
направлении, то электрическое поле возникает во всём объёме вещества. 
Такое явление наблюдается в веществах с самопроизвольной (спонтанной) 
поляризацией, в частности, в сегнетоэлектриках. 
Ионная и донорно-акцепторная связи возникают при образовании 
вещества из разноимённых атомов. При этом атом одного химического 
элемента отдаёт, а другой присоединяет или захватывает электрон. В 
результате образуются два иона, между которыми возникает электрический 
момент. 
Таким образом, по строению молекул можно разделить диэлектрики на три 
группы: 
- неполярные диэлектрики, электрический момент молекул которых равен 
нулю; 
- полярные диэлектрики, электрический момент молекул которых 
отличен от нуля; 
- ионные диэлектрики, в которых электрический момент возникает 
между ионами химических элементов, составляющих вещество. 
Наличие электрических моментов в диэлектриках, независимо от причин 
их возникновения, определяет их основное свойство - способность 
поляризоваться в электрическом поле.