常用材料的介电常数

材料的介电常数和磁导率的测量

无机材料的介电常数及磁导率的测定、实验目的1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。

2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。

3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。

二、实验原理1. 介电性能介电材料(又称电介质)是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。

极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。

极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化(electronicpolarization ， 1015Hz)，离子极化(ionic polarization ， 10 〜10 Hz)，转向极化(orientation polarization , 10 〜10 Hz)和空间电荷极化(space charge polarizati on , 103Hz)。

这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。

而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立需要消耗一定的时间，也通常伴随有能量的消耗，如电子松弛极化和离子松弛极化。

相对介电常数(£),简称为介电常数，是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数，它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。

& 的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。

表达式如下：式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量； G 为相同情况下真空电容器的电容量；A 为电极极板面积；d 为电极间距离；& 0为真空介电常数，等于8.85 X 10-12F/m 。

另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗，一般用损耗角的正切(tan S)表示。

导电系数及介电常数

导电系数就是电阻率。

铜---1.72×10-8Ω·m。

铝---2.8×10-8Ω·m 是测出来的电阻率 (1)定义或解释电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。

某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。

(2)单位国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米，常用单位是欧姆·平方毫米/米。

(3)说明 ①电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。

在温度变化不大的范围内，：几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρo(1+at)。

式中t是摄氏温度，ρo是O℃时的电阻率，a 是电阻率温度系数。

②由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。

如一个220 V 1OO W电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。

③电阻率和电阻是两个不同的概念。

电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性【介电常数】又称为“电容率”或“相对电容率”。

在同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容与其中为真空时电容的比值称为该物质的“介电常数”。

介电常数通常随温度和介质中传播的电磁波的频率而变。

电容器用的电介质要求具有较大的介电常数，以便减小电容器的体积和重量。

导电系数就是电阻率.电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。

某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。

导体的导电性能跟密度无关，导电性能只取决于电阻R大小，而R=电阻率*导体长度/导体横截面积，电阻率取决于材料，每种材料电阻率是一定的，而你看到的导电行和密度成正相关关系只是片面的结论，银密度比金小导电性却比金好就是反例我楼上这位兄台说的很好，不过我可以再补冲的更详细些：每种导体的导电性能一定的跟本原因取决于，它的原子核外的电子层数跟最外自由层自由电子数，层数越多，自由电子数越多导电性能越好特定物质的电阻大小由其材料的导电系娄,长度和截面积决定. 导休之所以能导电在于其存在可自由移动的电荷. 对于溶液型导体,通常为电解质溶解于溶剂中而形成,显然其中存在大量的正负离子与可移动电荷. 而金属导体,其晶体结构中原子核是紧密排布的,但是它的外层电子通常处于游离态,容易作定向的流动,故而容易导电. 而绝缘体通常为分子晶体或者原子晶体,分子晶体以有机材料物体居多的.它们形成晶体主要依靠分子间相互吸引的范德华力,不存在可移动的电子.而原子晶体则以原子间紧密排布形成,也不存在大量可移动电荷. 但是值得注意的是石墨,它是电的良导体,其实它并不是纯粹的原子晶体而是一复杂的混合型晶体.。

半导体工艺低介损材料

半导体工艺低介损材料
半导体工艺中，低介电常数材料（low-k）是关键的组成部分。

这些材料用于制造高性能的微处理器和存储器芯片，因为它们可以降低功耗并提高处理速度。

以下是一些常见的低介电常数材料：
氟化硅玻璃（FSG）：这是一种常用的低介电常数材料，其介电常数约为3.9。

FSG具有良好的热稳定性和化学稳定性，因此被广泛用于半导体制造。

氢倍半硅氧烷（HSQ）：HSQ是一种具有极低介电常数（约2.75）的材料，主要用于高性能电子设备。

然而，它的制备过程复杂且成本高昂。

碳氧化硅（SiCOH）：SiCOH是一种有机硅化合物，其介电常数可以在2.5到3.5之间调整。

这种材料的优点是可以通过改变其化学结构来优化其性能。

多孔硅：多孔硅是一种具有高表面积和低介电常数的材料，但其制备过程复杂且难以控制。

聚对二甲苯（parylene）：parylene是一种聚合物材料，其介电常数约为2.65。

由于其优异的绝缘性能和生物相容性，parylene在微电子
学和生物医学领域都有广泛的应用。

以上这些材料都有各自的优点和缺点，选择哪种材料取决于具体的应用需求。

常用物质温度介电常数

49
2.4
25
2.3
20
1.8
25
13.9
20
15.4
20
2.1
1.3 - 1.4
2.0-2.2
110
2.7
21
4.5
48
9.9
40
15
10
4.3
29
9.8
4.5 - 5.0
5.0 - 7.0
6.6 - 7.0
4.2 - 5.2
9.0 - 15.0
3.0 - 5.0
4.0 - 7.0
4.9
4.6-5.5
24
4.8
20
6.9
30
3.7
20
10.7
20
8.9
2.7
苯基-1-丙烷苯基乙醛苯乙－－苯乙腈苯乙醇乙酸苯乙酯苯乙烯苯肼苯基－1－LROPANE 苯基－1－IROPANE 水杨酸苯酯辛烷辛酮辛烯辛醇壬基碘辛烯邻二氯苯杏仁油棉子油葡萄籽油柠檬油亚麻籽油橄榄油石蜡油花生油石油原油派兰诺油芝麻油鲸脑油松精油变压器油油酸油酸 1-二氯乙烷 1-二乙氧基乙烷邻硝基苯胺邻硝基甲苯乳白蜡有机冷模制化合物邻甲基胺氧氧邻二甲苯涂料棕榈酸纸（干）石蜡固体石蜡三聚乙醛三聚乙醛家庭用石蜡（商品名）氯化石蜡对溴甲苯
（玻璃纤维填充的）硅树脂模塑化合物（SMC）
硅酮油硅树脂溶液聚丙烯，球聚苯乙烯树脂聚苯乙烯多磺酸聚四氟乙烯树脂聚乙烯醇聚氯乙烯聚氯乙烯树脂瓷器带有锆石的瓷器硫酸铝钾碳酸钾氯酸钾氯化钾碘化钾硝酸钾硫酸钾
6.7
1.8 - 2.1

PCB介电常数地的知识

1、我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。

这个介电常数是会随温度变化的，在0-7 0度的温度范围内，其最大变化范围可以达到20%。

介电常数的变化会导致线路延时10%的变化，温度越高，延时越大。

介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。

100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。

2、一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速度为180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。

表层一般要视情况而定，一般介于140与170之间。

3、实际的电容可以简单等效为L、R、C串联，电容有一个谐振点，在高频时(超过这个谐振点)会呈现感性，电容的容值和工艺不同则这个谐振点不同，而且不同厂家生产的也会有很大差异。

这个谐振点主要取决于等效串联电感。

现在的比如一个100nF的贴片电容等效串联电感大概在0.5nH左右，ESR(等效串联电阻)值为0.1欧，那么在24M 左右时滤波效果最好，对交流阻抗为0.1欧。

而一个1nF的贴片电容等效电感也为0.5nH(不同容值差异不太大)，E SR为0.01欧，会在200M左右有最好的滤波效果。

为达好较好的滤波效果，我们使用不同容值的电容搭配组合。

但是，由于等效串联电感与电容的作用，会在24M与200M之间有一个谐振点，在这个谐振点上有最大阻抗，比单个电容的阻抗还要大。

这是我们不希望得到的结果。

（在24M到200M这一段，小电容呈容性，大电容已经呈感性。

两个电容并联已经相当于LC并联。

两个电容的ESR值之和为这个LC回路的串阻。

LC并联的话如果串阻为0，那么在谐振点上会有一个无穷大的阻抗，在这个点上有最差的滤波效果。

这个串阻反倒会抑制这种并联谐振现象，从而降低LC谐振器在谐振点的阻抗）。

为减轻这个影响，可以酌情使用ESR大些的电容。

ESR相当于谐振网络里的串阻，可以降低Q值，从而使频率特性平坦一些。

增大ESR会使整体阻抗趋于一致。

各种材料的介电常数介绍

各种材料的介电常数介绍介电常数是材料在电场作用下的相对介电性质。

它是描述材料电性质的重要参数之一。

不同的材料介电常数不同，介电常数的大小和材料的化学成分、结构、温度、压力等因素有关。

以下是常用材料的介电常数介绍。

1. 空气空气是一种介电常数较小的物质，其介电常数为1。

由于空气的介电常数非常接近于真空的介电常数，因此在电学测量和电子技术中经常使用空气作为参照。

2. 塑料塑料是一种具有良好绝缘性能的材料，其介电常数范围广泛，一般在2到10之间。

不同类型的塑料介电常数不同，一般来说，聚烯烃类的塑料介电常数较小，约为2至3，而聚酰亚胺、聚苯硫醚等高分子材料的介电常数较大。

3. 陶瓷陶瓷是一种介电常数较大的材料，其介电常数一般在5至100之间。

由于其高介电常数，陶瓷在电子技术中被广泛应用，例如用于制作电容器、薄膜电阻器等电子元件。

4. 水水是一种介电常数较大的物质，其介电常数为80。

水的高介电常数使其在生物、化工等领域有着广泛的应用。

例如在电泳分离、电化学检测等领域中，水的介电性质被广泛应用。

5. 金属金属是一种具有良好导电性能的材料，其介电常数很小，一般不超过1。

由于金属的导电性能，金属常常被用作电子元件的导体。

在电子设备中，通过将金属导体和绝缘材料结合使用，可以实现电路的正常工作。

6. 玻璃玻璃是一种介电常数较大的材料，其介电常数一般在4至10之间。

由于玻璃具有良好的光学和机械性能，因此在光学器件、制作光纤、液晶显示器等领域中被广泛应用。

7. 橡胶总之，介电常数是材料电性质的重要参数之一，不同类型的材料介电常数有很大的差异，对材料的选择和电子器件的设计有着重要的影响。

常用材料的介电常数

常用材料的介电常数介电常数是材料对电场的响应能力的度量，它反映了材料中电荷的移动性和电场的传播性。

常用材料的介电常数因其化学成分、结构和物理性质的不同而有所差异。

以下将介绍一些常见材料的介电常数。

1.空气（二氧化碳）：空气是一种常见的绝缘体，其介电常数约为1、这意味着空气对电场的响应很弱，相对来说不会对电场产生太大的影响。

2.玻璃：玻璃是一种非晶态固体，其介电常数通常在5到10之间。

玻璃在电子器件和光学设备中广泛应用，其相对较高的介电常数使得它成为一种良好的电绝缘体。

3.陶瓷：陶瓷是一种晶体或非晶态的材料，其介电常数因其具体的组成和制备方法而有所不同。

一般来说，陶瓷的介电常数在5到100之间，因此陶瓷既具有绝缘体的特点，又具有一定的电导能力。

4.金属：金属是一种具有高导电性的材料，其介电常数通常非常大且为实数。

实数介电常数意味着金属对电场的响应是强烈而立即的，电场几乎能够在金属中自由传播。

5.水：水是一种极好的电导体，其介电常数约为80。

这意味着水对电场的响应非常强烈，电场能够迅速传播并引起水中电荷的移动。

6.聚合物：聚合物是一类包含大量重复单元的大分子材料，其介电常数通常在2至10之间。

聚合物的介电常数取决于其化学结构以及晶型与非晶态之间的比例。

7.石英：石英是一种天然的晶体，具有较高的介电常数，约为4、石英对电场有较强的响应能力，且具有较低的电导率，因此常被用于制造高频电子设备的基板。

总的来说，不同的材料具有不同的介电常数，这是由其结构和物理性质所决定的。

了解各种材料的介电常数对于设计和开发电子设备、光学仪器等有重要的意义。

PCB介电常数