介电常数和介质损耗角物理 意义
介电常数和介质损耗角正切
在电场作用下，能产生极化的一切物质又被称之为电介质。电 介质在电子工业中用来做集成电路的基板、电容器等。如果将一 块电介质放入一平行电场中，则可发现在介质表面感应出了电荷 ，即正极板附近的电介质感应出了负电荷，负极板附近的介质表 面感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感生电荷的现象 ，称之为电介质的极化。 感应电荷产生的原因在于介质内部质点 (原子、分子、离子)在电场作用下正负电荷重心的分离，变成了偶 极子。不同的偶极子有不同的电偶极矩，电偶极矩的方向与外电 场方向一致。
•材料极 化Leabharlann 四、介电常数和介质损耗角正切
基本概念：
• 介电常数：以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电 容器的电容量之比值。 表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。是 表征电介质极化并储存电荷的能力，是个宏观物理量。
• 介质损耗 置于交流电场中的介质，以内部发热(温度升高)形 式表现出来的能量损耗。
• 航空航天材料 小，tg 大，静电小 • 高频焊接：薄膜封口，tg 大
需要通过高频加热进行干燥,模塑或对塑料进行高频焊接时,要求 高聚物的介电损耗越大越好.
• 高频电缆—用PE(非极性)而不用PVC (极性)
影响因素
(1)湿度 材料的极性越强受湿度的影响越明显。主
要原因是高湿的作用，使水分子扩散到高分子的分子 间，使其极性增加；同时,潮湿的空气作用于塑料表面, 几乎是在几分钟内就使介质表面形成一个水膜层,它具
基本概念：
• 介质损耗角 对电介质施加交流电压，介质内部流过的电流 相量与电压相量之间的夹角的余角。
• 介质损耗角正切 对电介质施以正弦波电压,外施电压与相同 频率的电流之间相角的余角δ的正切值--tgδ.
其物理意义是：
一些材料的ε数值：
石英 — 3.8；绝缘陶瓷 — 6.0； 耐热玻璃 3.8 — 3.9; 纸 — 70 PE — 2.3； PVC — 3.8 有机玻璃 — 2.63
• 试样发生以下两种情况之一视为破坏: (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上，且过流继电 器延时2s发生动作； (2)虽过流继电器未发生动作，但试样燃烧了
•26-28 • •30 •24 •15-25 •22 •15-19 • •18-6 •17-22 •25-40 •16-20 •20
•2.2-2.4(1016Hz) • •2.0-2.6(1016Hz) •2.5(1016Hz) •3.2-3.6(1016Hz) •4.1 •4.0 •3.4 •3.7 •3.0 •2.0-2.2 •2.9-3.1 •2.2
有离子性质,增加表面电导. 因此,材料的介电常数和介
质损耗角正切tgδ都随之增加. 试样的状态调节和测试都应在标准环境.
•(2) 温度
影响因素
(3)测试电压
板状试样:电压2KV影响不大,过高则增加附加损耗. 薄膜:电压低于500V.过大使tgδ明显增加. (4) 测试用接触电极
•高频下,电极的附加损耗变大,因而电极材料本身的电阻一定要小.
•
•高聚物
•高聚物的介电性能
•ρv体积电阻率 •（.m）
•击穿强 度
•(MV/m)
•介电常数 •（60Hz）
•介电损耗角正 切值
•（60Hz）
•聚乙烯
•（高密度 ）
•聚丙烯 •聚苯乙烯 •聚氯乙烯 •尼龙6 •尼龙66 •涤纶 •聚甲醛 •聚碳酸酯
•聚四氟乙 烯
•聚砜 •丁苯橡胶
•1014 • •>1014 •1014 •1012-1015 •1012-1015 •1012 •1012-1016 •1012 •1014 •1016 •1014 •1013
••<0. 05
• 0. 001 •<0. 005 •0.040.08(1016Hz) •0. 01 •0. 014 •0.021 •0.005 •0.006 •0. 0002 •0.01-0.006 •0.004
其它电性能指标
• 相比漏电起痕指数(CTI) 材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的最高 电压值，以伏(v)为单位。
• 耐漏电起痕指数(PTI) 材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的耐电 压值，以伏(v)为单位。
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
• 试样应水平放置在支撑板上，按图将电极装好，并施加1N的 压力，用量规检查两电极间的距离为4.0土0.1mm。先对两电极 加25v倍数的适当电压,调整可变电阻,使电极短路电流为 1.0+0.1A。在两电极供电下，以30+5s的时间间隔下将电解液液 滴滴入两电极间的试样上，直到试样发生破坏或滴下50滴为止 。
高分子材料的ε由主链结构中的键的性能和排列所决定。
• 分子结构极性越强, ε和tg越大. 非极性材料的极化程度小,ε和tg都较小.
• 极性取代基团影响更大,其数目越多, ε和tg越大
介电性的应用
tg 大，损耗大，材料发热。 • 电容介质 大，tg 小
作绝缘材料或电容器材料的高聚物,介电损耗越小越好