Реферат на тему свойства пассивных диэлектриков
Обновлено: 02.07.2024
В настоящее время прогресс электроники во все возрастающей степени определяется особыми свойствами используемых материалов. Здесь широко используются особые свойства диэлектриков: линейные и нелинейные диэлектрические, пьезо-, пирои сегнетоэлектрические, электрои акустооптические, нелинейно-оптические, лазерно — генерационные. Например, электретные микрофоны — с 1928 г. и до нашего времени широко… Читать ещё >
Диэлектрики ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Содержание
- 1. Виды диэлектриков
- 2. Свойства диэлектриков
- 2. 1. Тепловые свойства диэлектриков
- 2. 2. Механические свойства диэлектриков
- 2. 3. Химические свойства диэлектриков
Электрический пробой является результатом искажения электрического поля внутри изолятора. Как твердые, так и жидкие диэлектрики подвержены поляризации, т. е. их диэлектрическая постоянная больше единицы. Поляризация приводит к появлению диэлектрических потерь при приложении переменных электрических полей. Некоторые материалы, такие, как кварц, полиэтилен и некоторые газы, имеют очень низкие диэлектрические потери даже в высокочастотных электрических полях.
Вакуум как изолятор Когда металлические электроды помещены в газ с давлением меньше 102 Па, молекул газа недостаточно для образования заметного тока в межэлектродном зазоре, и в этом случае говорят об изоляции высоким вакуумом. Ионизация молекул остаточного газа при соударении с электронами или положительно заряженными ионами, вылетающими с электродов, при таких давлениях происходит редко. В условиях высокого вакуума при постоянном напряжении ниже 20 кВ на поверхности катода пробой может не наступать при напряженности поля до 5 МВ/см, а на аноде — при напряженности в несколько раз большей. Однако при более высоких напряжениях катодный градиент, при котором наступает пробой, быстро уменьшается. Пробой между металлическими электродами в вакууме происходит из-за обмена заряженными частицами между катодом и анодом. Электрон, вылетающий из катода, ускоряется электрическим полем и ударяет в анод, выбивая положительные ионы и фотоны. Положительные ионы и часть фотонов попадают на катод; ионы ускоряются электрическим полем и вызывают эмиссию вторичных электронов. При некотором критическом значении напряжения и градиента электрического поля для данного материала электродов этот процесс становится неустойчивым, и происходит искровой пробой. Изоляция высоким вакуумом особенно широко применяется в электронике как для ускорения электронов низкой энергии в обычных электровакуумных приборах, так и для высоковольтных приложений в рентгеновских приборах и ускорителях для ядерных исследований.
Конденсаторы Диэлектрики находят широкое применение в конденсаторах. Конденсаторы имеют многообразные применения, среди которых накопление электрического заряда, нейтрализация эффектов индуктивности в цепях переменного тока и получение импульсов тока для различных приложений. Емкость конденсатора часто может быть рассчитана исходя из конфигурации системы или измерена путем определения величины заряда на одной из обкладок конденсатора при приложении заданного напряжения между обкладками. Энергия заряженного конденсатора равна ½ CE2 и выражается в микроджоулях (мк
Дж), если С выражено в микрофарадах (мк
Ф), а Е — в вольтах (В).
В современной электронике, радиотехнике, акустике и автоматике широко применяются различные пьезоэлектрики. В зависимости от области применения пьезоэлектриков и от физических эффектов, используемых в устройствах, можно выделить следующие классы электромеханических преобразователей:
преобразователи механических колебаний среды в электрические сигналы преобразователи электрических сигналов в упругие волны или механические преремещения устройства, использующие механический резонанс Линейный электромеханический преобразователь — пьезоэлектрик — широко используется в в различных устройствах, преобразующих в результате обратного пьезоэффекта высокочастотный электрический ток в энергию упругих волн. За счёт прямого пьезоэфекта механические колебания превращаются в электрические сигналы, которые легко анализировать, преобразовывать, усиливать (№ 4, с.202).
Одни из технических применений пьезопреобразователей энергии традиционны и общеизвестны, другие в настоящее время уже внедряются в электронные устройства, а третьи только находятся в стадии лабораторных экспериментов. Например, пьезоэлектрические излучатели используются в качестве излучателей акустических колебаний в первую очередь в жидкие и твёрдые среды (№ 4, с.189). На практике нашли широкое применение и пьезоэлектрические приёмники с плёночными рабочими элементами. Эти приемники имеют очень высокую чувствительность в широком диапазоне частот и применяются в частности для визуализации ультразвуковых полей.
В современной электронике и радиотехнике широкое применение нашли электреты.
Перечисленные примеры не исчерпывают всех возможностей применения диэлектриков. Предполагается, в связи с микроминиатюризацией радиоаппаратуры роль различных видов диэлектриков будет непрерывно возрастать, что связано с высокой эффективностью этих материалов.
Заключение
В настоящее время прогресс электроники во все возрастающей степени определяется особыми свойствами используемых материалов. Здесь широко используются особые свойства диэлектриков: линейные и нелинейные диэлектрические, пьезо-, пирои сегнетоэлектрические, электрои акустооптические, нелинейно-оптические, лазерно — генерационные.
Диэлектрики находят широкое использование в качестве преобразователей электрических, оптических, механических и тепловых воздействий.
Сегодня особую актуальность приобретает разработка новых типов диэлектриков с заданными свойствами для реализации их в новых приборах, устройствах и системах.
Перспективы применения диэлектриков в самых различных областях прикладной науки и техники — огромны.
Список использованной литературы Гаврилова Н. Д. , Данилычева М. Н. , Новик В. К. Пироэлектричество . — М.: Знание, 1989
Калашников С. Г. Электричество /Учеб. пособие для вузов. Изд. 4-е, — М.: Наука, 1977
Кибец И.Н., Кибец В. И. Физика . Справочник. — Xарьков: Фолио, 1997
Рез И.С., Поплавко Ю. М. Диэлектрики . Основные свойства и применения в электронике. — М.: Радио и связь, 1989
Энциклопедический словарь юного физика / Сост. В. А. Чуянов — М.: Педагогика, 1984
ПАССИВНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ 1. Газообразные и жидкие диэлектрики К пассивным относятся электроизоляционные, конструктивные и конденсаторные диэлектрические материалы, органические полимерные диэлектрики, композиционные порошковые пластмассы, слоистые диэлектрики, электроизоляционные лаки и компаунды, неорганические стекла и ситаллы, керамика. Воздух и газы являются идеальными диэлектриками до процесса их ионизации. Они
имеют высокое удельное сопротивление ( 11018 Омм), малую диэлектрическую проницаемость ( 1), малый тангенс диэлектрических потерь (tg 110-6). Недостатком газов является низкая электрическая прочность, которая сильно зависит от давления и химического состава газа. Газы, содержащие галогены (фтор, хлор и др.), для ионизации которых требуется большая энергия, имеют по сравнению с воздухом более высокую электрическую
прочность. Жидкие диэлектрики подразделяются на минеральные (нефтяные) масла, синтетические жидкости, растительные масла. Электрические свойства жидких диэлектриков очень высоки. Примеси и загрязнения (вода, газы, мельчайшие механические частицы) даже в небольших количествах сильно снижают их. Электрическая прочность жидких диэлектриков на высоких частотах ниже, чем на низких. Основное назначение жидких диэлектриков - это
повышение электрической прочности изоляции, вследствие заполнения пор в волокнистой изоляции и промежутков между деталями силовых трансформаторов, отвод тепла от обмоток и сердечников трансформаторов, гашение дуги в выключателях, заливка и пропитка бумажных конденсаторов, пропитка изоляции силовых кабелей и их изоляция. Нефтяные масла (трансформаторное, конденсаторное, кабельное) сравнительно дешевы и могут производиться
в больших количествах, при высокой степени очистки обладают хорошими электроизоляционными свойствами. Трансформаторное масло применяется для заливки силовых трансформаторов. Конденсаторное масло имеет более высокую степень очистки и применяется для пропитки бумажных и пленочных конденсаторов. При пропитки бумаги повышается диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность, уменьшаются габариты, масса и стоимость
Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных ёмкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определённой ёмкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.
Активные свойства диэлектриков
Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.
29.Термоэлектри́ческиематериа́лы — сплавы металлов илихимические соединения, обладающие выраженнымитермоэлектрическими свойствами и применяемые в той или иной степени в современной промышленности. У термоэлектрических материалов три основных области применения — преобразование тепла в электричество (термоэлектрогенератор), термоэлектрическое охлаждение, измерение температур (от абсолютного нуля до тысяч градусов).
Материалы
Монокристалл теллурида висмута
Термоэлектрическими свойствами обладают металлы и их соединения: оксиды, сульфиды, селениды, теллуриды, фосфиды,карбиды и др. Термоэлектрические свойства обнаружены также у сплавов металлов, сплавов соединений металлов и у интерметаллических соединений. В зависимости от величины термо-ЭДС (мкВ/К), температуры плавления, тепло- и электропроводности, механических характеристик, термоэлектрические материалы подразделяются на:
· Материалы для измерения температур в пирометрии
· Материалы для термоэлектрогенераторов
· Материалы для термоэлектрических холодильников (холодильные)
Ниже показаны термоэлектрические материалы, применяемые и перспективные:
Эффект Зеебека — явление возникновения ЭДС в замкнутойэлектрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах.
Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом.
Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом илитермопарой.
Величина возникающейтермо-ЭДС в первом приближении зависит только от материала проводников и температур горячего ( ) и холодного ( ) контактов.
![]()
В небольшом интервале температур термо-ЭДС можно считать пропорциональной разности температур:
где — термоэлектрическая способность пары (или коэффициент термо-ЭДС).
![]()
В простейшем случае коэффициент термо-ЭДС определяется только материалами проводников, однако, строго говоря, он зависит и от температуры, и в некоторых случаях с изменением температуры меняет знак.
Более корректное выражение для термо-ЭДС:
![]()
Величина термо-ЭДС составляет милливольты при разности температур в 100 К и температуре холодного спая в 0 °С (например, пара медь-константан даёт 4,25 мВ, платина-платинородий — 0,643 мВ, нихром-никель — 4,1 мВ) [2] .
Эффект Пельтье — термоэлектрическое явление, при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохожденииэлектрического тока в месте контакта (спая) двух разнородныхпроводников. Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, направления и силы протекающего электрического тока:
![]()
Q — количество выделенного или поглощённого тепла;
I — сила тока;
t — время протекания тока;
П — коэффициент Пельтье, который связан с коэффициентом термо-ЭДС α вторым соотношением Томсона [1] П = αT, где Т — абсолютная температура в K.
Причина возникновения явления Пельтье заключается в следующем. На контакте двух веществ имеетсяконтактная разность потенциалов, которая создаёт внутреннее контактное поле. Если через контакт протекаетэлектрический ток, то это поле будет либо способствовать прохождению тока, либо препятствовать. Если ток идёт против контактного поля, то внешний источник должен затратить дополнительную энергию, которая выделяется в контакте, что приведёт к его нагреву. Если же ток идёт по направлению контактного поля, то он может поддерживаться этим полем, которое и совершает работу по перемещению зарядов. Необходимая для этого энергия отбирается у вещества, что приводит к охлаждению его в месте контакта.
Эффект Томсона — одно из термоэлектрических явлений, заключающееся в том, что в однородном неравномерно нагретом проводнике с постоянным током, дополнительно к теплоте, выделяемой в соответствии с законом Джоуля — Ленца, в объёме проводника будет выделяться или поглощаться дополнительная теплота Томсона в зависимости от направления тока.
Количество теплоты Томсона пропорционально силе тока, времени и перепаду температур, зависит от направления тока.
Эффект открыт В. Томсоном в 1856.
Объяснение эффекта в первом приближении заключается в следующем. В условиях, когда вдоль проводника, по которому протекает ток, существует градиент температуры, причём направление тока соответствует движению электронов от горячего конца к холодному, при переходе из более горячего сечения в более холодное, электроны передают избыточную энергию окружающим атомам (выделяется теплота), а при обратном направлении тока, проходя из более холодного участка в более горячий, пополняют свою энергию за счёт окружающих атомов (теплота поглощается).
30.Метаматериа́л — композиционный материал, свойства которого обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно созданной периодической структурой.
Метаматериалы - это искусственно сформированные и особым образом структурированные среды, обладающие электромагнитными или акустическими свойствами, сложно достижимыми технологически либо не встречающимися в природе. Под такими свойствами следует понимать особые значения физических параметров среды, например, отрицательные по величине значения как диэлектрической, так и магнитной проницаемостей, пространственную структуризацию (локализацию) распределения величин этих параметров (в частности, периодическое изменение коэффициента преломления как уфотонных кристаллов), наличие возможности управления параметрами среды в результате внешних воздействий (метаматериалы с электрически управляемой диэлектрической и магнитной проницаемостями) и т.д.
Свойства
Одно из возможных свойств метаматериалов — отрицательный (или левосторонний) коэффициент преломления, который проявляется при одновременной отрицательности диэлектрической и магнитной проницаемостей.
Основы эффекта
Уравнение распространения электромагнитных волн в изотропной среде имеет вид:
![]()
(1)
где — волновой вектор, — частота волны, — скорость света, — квадрат показателя преломления. Из этих уравнений очевидно, что одновременная смена знаков у диэлектрической и магнитной восприимчивости среды никак не отразится на этих соотношениях.
Применение
Благодаря тому, что метаматериалы обладают отрицательным показателем преломления, они идеальны длямаскировки объектов, так как их невозможно обнаружить средствами радиоразведки. Тем не менее, существующие метаматериалы только в первом приближении имеют отрицательный показатель преломления, что приводит к значительным вторичным переизлучениям.
Значительно растет интерес к использованию метаматериалов в радиотехнических приложениях и, в частности, в антенной технике. Основные области их применения : изготовление подложек и излучателей в печатных антеннах для достижения широкополосности и уменьшения размеров антенных элементов; компенсация реактивности электрически малых антенн в широкой полосе частот.
![Диэлектрики их свойства]()
Диэлектрик (изолятор) — вещество, плохо проводящее или совсем не проводящее электрический ток. Плотность свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 шт/см³. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле.
Физическим параметром, который характеризует диэлектрик, является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость может иметь дисперсию.
К диэлектрикам относятся воздух и другие газы, стекло, различные смолы, пластмассы непременно сухие. Химически чистая вода также является диэлектриком.
1. Свойства диэлектриков
1.1 Физические свойства.
К ним относятся электреты, пьезоэлектрики, пироэлектрики, сегнетоэластики, сегнетоэлектрики, релаксоры и сегнетомагнетики. При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов. Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных емкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определенной емкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.
Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др. Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10-8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10-5—108 Ом·м.
Наряду с электрическими материалами спрос на диэлектрические материалы растёт день за днём. Это связано с увеличением мощности государственных промышленных предприятий, частных предприятий и с ростом государственных и негосударственных общественных организаций и учреждений. Большой спрос на диэлектрические материалы, также, связан с увеличением количества разнообразных электроприборов и средств связи 2. В технике используют различные виды диэлектриков, которые изготавливаются в процессе переработки природных ресурсов и химических материалов. Применяемые в народном хозяйстве диэлектрические материалы условно можно классифицировать в виде, показанном на рис.
Как известно, диэлектрические свойства материалов определяются расположением атомов и молекул в кристаллической решетке. Химические элементы, входящие в состав материала, а также структура, симметрия и степень упорядоченности кристаллической решетки, определяют как диэлектрические свойства материалов, так и их зависимость от внешних факторов, включая температуру.
1.2 Классификация диэлектрических материалов
В зависимости от указанных факторов, каждый отдельно взятый диэлектрический материал может по-разному проявлять свои изоляционные свойства, определяющие область его применения. Отметим, что в настоящее время отсутствует единый подход в оценке диэлектрических материалов. В данной работе систематизированы сведения о существующих диэлектрических материалах, проанализированы их преимущества и недостатки. Составлена структурная схема, в которой представлена классификация диэлектрических материалов. Схема строилась на основе разделения всего множества диэлектрических материалов по специфическим особенностям способов их переработки и изготовления.
Если остановиться на совокупности диэлектрических материалов, приведённых на рис., то можно отметить следующее. В народном хозяйстве широко используются диэлектрические материалы, состоящие из органических и неорганических элементов.
В науке неорганические химические материалы известны как соединения углерода с другими элементами. Поскольку углерод обладает повышенной способностью образования химических соединений, то его роль можно заметить в создании веществ с цепочечными или разветвлёнными молекулами, которые могут образовываться только из атомов углерода или из атомов углерода, между которыми расположены атомы других элементов.
К органическим диэлектрическим материалам можно отнести:
![]()
С развитием электротехнической промышленности параллельно развивалось изготовление диэлектрических материалов из минералов. Технология изготовления минеральных диэлектриков и их разновидностей, настолько усовершенствована, что эти диэлектрические материалы из-за дешевизны и высоких диэлектрических показателей начали оттеснять натуральные и химические диэлектрические материалы. К минеральным диэлектрическим материалам можно отнести:
· стекло (конденсаторные, установочные, ламповые, щелочные, безщелочные и другие стекла.) - аморфное вещество, которое представляет собой сложную систему различных окислов. Из-за того, что в состав стекла входят такие окислы, как SiO2, CaO, Al2O3 и т.д., диэлектрические свойства стекла заметно улучшаются;
· стеклоэмаль - это материал, который наносится тонким слоем на поверхность металлических и других предметов с целью защиты их от коррозии;
· стекловолокно - стеклянные нити, из которых впоследствии ткут стеклянные ткани;
· световоды - светопроводящий вид стекловолокна, т.е. жгут, скрученный из волокон, имеющих сердцевину и оболочку из стёкол разного состава;
· ситаллы - кристаллы, в состав которых входят силикаты;
· керамические материалы (фарфор, стеатит);
· слюда (миканиты, слюдопласты, микалекс);
· асбест (асбоцемент) - название группы минералов, обладающих волокнистым строением, представляющие собой волокнистую разновидность минерала хризотила - 3MgO*2SiO2*2H3O.
Из представленного краткого обзора диэлектрических материалов можно увидеть их разнообразие. Следует отметить, что, несмотря на такое большое разнообразие существующих диэлектрических материалов, они не всегда могут заменить друг друга. Во многих случаях область использования диэлектрических материалов в основном зависит от их дешевизны, удобства использования, физико-механических и других второстепенных свойств.
В некоторых случаях, к применяемым электроизоляционным материалам предъявляются самые разнообразные требования. .
Помимо электроизоляционных свойств, большую роль играют механические, тепловые и другие физико-химические свойства, включая способность материалов подвергаться тем или иным видам обработки при изготовлении из них необходимых изделий, а также стоимость и дефицитность материалов. Поэтому, для различных случаев применения выбирают разные материалы.
2. Применение
В качестве примеров использования различных диэлектриков можно привести следующее:
· Сигнетоэлектрики – электрические конденсаторы, ограничители предельно допустимого тока, запоминающие устройства;
· Пъезоэлектрики - генераторы ВЧ и пошаговые методы, микрофоны, наушники, датчики давления, частотные фильтры;
· Пироэлектрики – позиторы, диэлектрики ПК излучения, болометры (датчики инфрокрасного излучения);
· Изготовление каркасов катушек индуктивности;
· Арматуры установочных изделий;
· Для изоляции проводниковых и кабельных изделий;
Список литературы
1. А.С. Зеличенко и др. Устройство и ремонт воздушных линий электропередачи и высоковольтных вводов. Издательство , М., 1985 г.
2. В.В. Бозуткин и др. Техника высоких напряжений. Издательство , М., 1986 г.
3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. “Электродинамика сплошных сред”, Москва, Государственное издательство физико-математической литературы, 1959 г.
4. Н.П. Богородицкий и др. Электротехнические материалы. Издательство , Л., 1977 г.
5. Сивухин Д.В. “Общий курс физики. Том 3, электричество”, Москва, издательство “Наука”, главная редакция физико-математической литературы, 1977 г.
6. Тамм И.Е. “Основы теории электричества”, Москва, издательство “Наука”, главная редакция физико-математической литературы, 1976 г.
В настоящее время прогресс электроники во все возрастающей степени определяется особыми свойствами используемых материалов. Здесь широко используются особые свойства диэлектриков: линейные и нелинейные диэлектрические, пьезо-, пирои сегнетоэлектрические, электрои акустооптические, нелинейно-оптические, лазерно — генерационные. Например, электретные микрофоны — с 1928 г. и до нашего времени широко… Читать ещё >
Диэлектрики ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Содержание
- 1. Виды диэлектриков
- 2. Свойства диэлектриков
- 2. 1. Тепловые свойства диэлектриков
- 2. 2. Механические свойства диэлектриков
- 2. 3. Химические свойства диэлектриков
Электрический пробой является результатом искажения электрического поля внутри изолятора. Как твердые, так и жидкие диэлектрики подвержены поляризации, т. е. их диэлектрическая постоянная больше единицы. Поляризация приводит к появлению диэлектрических потерь при приложении переменных электрических полей. Некоторые материалы, такие, как кварц, полиэтилен и некоторые газы, имеют очень низкие диэлектрические потери даже в высокочастотных электрических полях.
Вакуум как изолятор Когда металлические электроды помещены в газ с давлением меньше 102 Па, молекул газа недостаточно для образования заметного тока в межэлектродном зазоре, и в этом случае говорят об изоляции высоким вакуумом. Ионизация молекул остаточного газа при соударении с электронами или положительно заряженными ионами, вылетающими с электродов, при таких давлениях происходит редко. В условиях высокого вакуума при постоянном напряжении ниже 20 кВ на поверхности катода пробой может не наступать при напряженности поля до 5 МВ/см, а на аноде — при напряженности в несколько раз большей. Однако при более высоких напряжениях катодный градиент, при котором наступает пробой, быстро уменьшается. Пробой между металлическими электродами в вакууме происходит из-за обмена заряженными частицами между катодом и анодом. Электрон, вылетающий из катода, ускоряется электрическим полем и ударяет в анод, выбивая положительные ионы и фотоны. Положительные ионы и часть фотонов попадают на катод; ионы ускоряются электрическим полем и вызывают эмиссию вторичных электронов. При некотором критическом значении напряжения и градиента электрического поля для данного материала электродов этот процесс становится неустойчивым, и происходит искровой пробой. Изоляция высоким вакуумом особенно широко применяется в электронике как для ускорения электронов низкой энергии в обычных электровакуумных приборах, так и для высоковольтных приложений в рентгеновских приборах и ускорителях для ядерных исследований.
Конденсаторы Диэлектрики находят широкое применение в конденсаторах. Конденсаторы имеют многообразные применения, среди которых накопление электрического заряда, нейтрализация эффектов индуктивности в цепях переменного тока и получение импульсов тока для различных приложений. Емкость конденсатора часто может быть рассчитана исходя из конфигурации системы или измерена путем определения величины заряда на одной из обкладок конденсатора при приложении заданного напряжения между обкладками. Энергия заряженного конденсатора равна ½ CE2 и выражается в микроджоулях (мк
Дж), если С выражено в микрофарадах (мк
Ф), а Е — в вольтах (В).
В современной электронике, радиотехнике, акустике и автоматике широко применяются различные пьезоэлектрики. В зависимости от области применения пьезоэлектриков и от физических эффектов, используемых в устройствах, можно выделить следующие классы электромеханических преобразователей:
преобразователи механических колебаний среды в электрические сигналы преобразователи электрических сигналов в упругие волны или механические преремещения устройства, использующие механический резонанс Линейный электромеханический преобразователь — пьезоэлектрик — широко используется в в различных устройствах, преобразующих в результате обратного пьезоэффекта высокочастотный электрический ток в энергию упругих волн. За счёт прямого пьезоэфекта механические колебания превращаются в электрические сигналы, которые легко анализировать, преобразовывать, усиливать (№ 4, с.202).
Одни из технических применений пьезопреобразователей энергии традиционны и общеизвестны, другие в настоящее время уже внедряются в электронные устройства, а третьи только находятся в стадии лабораторных экспериментов. Например, пьезоэлектрические излучатели используются в качестве излучателей акустических колебаний в первую очередь в жидкие и твёрдые среды (№ 4, с.189). На практике нашли широкое применение и пьезоэлектрические приёмники с плёночными рабочими элементами. Эти приемники имеют очень высокую чувствительность в широком диапазоне частот и применяются в частности для визуализации ультразвуковых полей.
В современной электронике и радиотехнике широкое применение нашли электреты.
Перечисленные примеры не исчерпывают всех возможностей применения диэлектриков. Предполагается, в связи с микроминиатюризацией радиоаппаратуры роль различных видов диэлектриков будет непрерывно возрастать, что связано с высокой эффективностью этих материалов.
Заключение
В настоящее время прогресс электроники во все возрастающей степени определяется особыми свойствами используемых материалов. Здесь широко используются особые свойства диэлектриков: линейные и нелинейные диэлектрические, пьезо-, пирои сегнетоэлектрические, электрои акустооптические, нелинейно-оптические, лазерно — генерационные.
Диэлектрики находят широкое использование в качестве преобразователей электрических, оптических, механических и тепловых воздействий.
Сегодня особую актуальность приобретает разработка новых типов диэлектриков с заданными свойствами для реализации их в новых приборах, устройствах и системах.
Перспективы применения диэлектриков в самых различных областях прикладной науки и техники — огромны.
Список использованной литературы Гаврилова Н. Д. , Данилычева М. Н. , Новик В. К. Пироэлектричество . — М.: Знание, 1989
Калашников С. Г. Электричество /Учеб. пособие для вузов. Изд. 4-е, — М.: Наука, 1977
Кибец И.Н., Кибец В. И. Физика . Справочник. — Xарьков: Фолио, 1997
Рез И.С., Поплавко Ю. М. Диэлектрики . Основные свойства и применения в электронике. — М.: Радио и связь, 1989
Энциклопедический словарь юного физика / Сост. В. А. Чуянов — М.: Педагогика, 1984
Читайте также:
