电介质材料(电容器)
电介质材料极化现象及其在电子器件中的应用价值
电介质材料极化现象及其在电子器件中的应用价值引言：电介质材料作为一种特殊的材料，在电子器件中起着至关重要的作用。
电介质材料的极化现象是其在电场作用下发生的一种重要物理现象，其应用价值在电子器件中被广泛探索和应用。
本文将围绕电介质材料的极化现象以及其应用价值展开讨论。
1. 电介质材料的极化现象1.1 极化的定义与分类极化是指物质内部正负电荷发生偏移，形成电偶极子（或者离子极化）或者电子云偏移（或者电子极化）的过程。
根据电介质材料的性质，可以将极化分为电子极化、离子极化以及电子和离子共同极化。
1.2 电子极化电子极化是指在外加电场作用下，电介质材料中的电子云发生偏移，形成正负等效电荷的过程。
这种极化通常发生在非金属材料中，例如氧化物、硅酸盐等。
电子极化对材料的介电性质和能带结构都有重要影响。
1.3 离子极化离子极化是指在外加电场作用下，电介质中的离子发生偏移，形成正电荷和负电荷等效电荷的过程。
这种极化通常发生在有机材料、极性分子等中，如聚氟乙烯和氟化氢等。
离子极化对电介质材料的介电常数、热稳定性和降低介电损耗等方面都有显著影响。
2. 电介质材料在电子器件中的应用价值2.1 电容器电介质材料在电容器中起到储存电荷和分离电荷的重要作用。
通过使用不同的电介质材料，可以获得不同的电容特性和性能。
例如，电解电容器使用电解液作为电介质材料，具有大电容量、高电压等特点。
而陶瓷电容器使用陶瓷材料作为电介质，具有高介电常数和稳定性等优点。
2.2 薄膜电介质薄膜电介质在电子器件中具有广泛应用，如电子器件中的绝缘层、介质层等。
通过选择合适的薄膜电介质材料，可以实现电子器件的电隔离、电容效应、电绝缘等功能。
例如，聚合物薄膜电介质在有机场效应晶体管（OFET）中被广泛应用，其低制造成本、高可塑性和界面适应性使它成为一种有潜力的电介质材料。
2.3 压电效应电介质材料中的压电效应是其在电场作用下产生机械位移的现象。
这种效应被广泛应用在声波器件（如压电换能器和声表面波器件）、传感器和执行器等方面。
固态电容和电解电容的区别
1固体电容器和电解电容器的定义不同固体电解电容器与普通电容器最大的区别在于使用了不同的介质材料。
液态铝电容器的介质材料是电解液，而固体电容器的介质材料是导电聚合物材料。
电解电容器是电容器的一种。
金属箔是正极，靠近正极的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质。
阴极由导电材料、电解质和其他材料组成。
由于电解液是阴极的主要成分，所以以电解电容器命名。
2固体电容器的原理不同于电解电容器固体电容器和铝电解电容器用固体导电高分子材料代替电解质作为阴极，取得了创新性的发展。
导电高分子材料的导电率通常比电解质高2-3个数量级。
将其应用于铝电解电容器，可大大减少电渣重叠，改善温度和频率特性。
电解电容器通常由金属箔（铝/钽）作为正极，绝缘氧化层（氧化铝/五氧化二钽）作为电介质组成。
电解电容器按正极分为铝电解电容器和钽电解电容器。
铝电解电容器的阳极由浸没在电解质溶液中的纸/膜或电解聚合物组成。
钽电解电容器的负极通常是二氧化锰。
因其电极起电解质的作用，故得名为电解电容器。
三个。
固体电容器和电解电容器有不同的功能聚合物电介质用于固体电容器。
在高温下，固体颗粒的膨胀和活性低于液体电解质，其沸点高达350℃，因此几乎不可能使浆液破碎。
理论上，固态电容器几乎不可能爆炸。
电解电容器通常在电源电路、中频电路和低频电路中起滤波、去耦、信号耦合、时间常数整定、直流隔离等作用，一般不适用于交流电源电路。
当用作直流电源电路中的滤波电容器时，其正极（正极）应连接到电源电压的正极，负极（负极）应连接到电源电压的负极。
否则会损坏电容器。
介电性能
正压电效应实验
1880年，Piere 兄弟实验发现 ，对α-石英单 晶体在一定方 向上加力，则 在力的垂直方 向出现正负束 缚电荷—压电 效应。
具有压电效应 的物体—压电 体。
正压电效应：是机械能转换成电能的过程
++++++++++ ----- -- -- --
束缚电荷形成新的电场，该电场与外加电场的方向 相反---退极化场Ed。 宏观电场：E宏=E0+Ed
极化：电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象。
极化电荷：电介质在外电场的作用下，在和外电场相垂 直的电介质表面分别出现正、负电荷。这些电荷不能自 由移动，也不能离开，总保持中性。
如，电致伸缩陶瓷ＰＺＮ（锌铌酸铅陶瓷）
对于一般电介质，电致伸缩效应所产生的应变 实在太小，可以忽略．
压电性产生的原因
石英晶体的化学组成是SiO2，3个Si原子和6个O原 子位于晶包的格点上。Si4+ ， O2-。
当材料受到压缩应力的 作用时，A面Si4+挤入两 个O2-间， B面O2- 挤入 两个Si4+间。因此，A面 出现负电荷，B面出现正 电荷。
电击穿
1.电场强度高时会形成电流脉冲发生击穿 ，由此产生点坑、孔洞和通道并连通；
2.击穿发生于材料的表面，通过表面水分 或污染杂质增加了击穿的可能性；
3.电击穿是一种集体现象，能量通过其它 粒子（例如，已经从电场中获得了足够能 量的电子和离子）传送到被击穿的组分中 的原理或分子上。
压电性
电介质作为材料，主要用于电子工程中的绝缘 材料、电容器材料和封装材料—应用的是电介 质的共性性质。
一文详解MLCC电容的介质类别和温度系数
一文详解MLCC电容的介质类别和温度系数温度系数指温度变化时，电子元件特定物理量的相对变化，单位为ppm/°C，最常见的是电阻温度系数（temperature coefficient of resistance，TCR）和电容温度系数（temperature character of capacitor，TCC）。
前者较直观，如MCR01S电阻器的TCR在-55～+155温度范围内为±400ppm/°C，这容易理解。
BOM表中的MLCCMLCC电容器的温度特性有些繁杂，常以C0G、X5R、X7R、X7T、X8R、X6S、Y5V、Z5U等字母组合表示。
这些代码由美国电工协会（EIA）标准确定，分别代表了不同温度特性的电容器类别。
陶瓷电容器类别根据电容器使用的陶瓷介质不同，EIA-198标准把陶瓷电容器分为两类，I类陶瓷电容器、II类陶瓷电容器。
MLCC的温度特性I类陶瓷电容器I类陶瓷电容器采用EIA I类材料——C0G（NP0）电介质，这是一种添加有铷、钐和一些其它稀有氧化物的高性能陶瓷材料。
这种陶瓷的电容器电气性能最稳定，容量较基准值变化往往远小于1pF，基本上不随温度、电压、时间的改变，属超稳定型、低损耗电容材料类型，适用在对稳定性、可靠性要求较高的高频、特高频、甚高频电路中。
EIA标准采用“字母+数字+字母”代码表示Ⅰ类陶瓷温度系数（TCC）。
比如常见的C0G陶瓷电容器的意义是：C：表示电容温度系数的有效数字为0ppm/℃；0：表示有效数字的倍乘因数为-1（即10的0次方）；G：表示随温度变化的容差为±30ppm。
Ⅰ类陶瓷电容器的温度特性代码这样，C0G电容器的温度系数（TCC）为：0×（-1）ppm/℃±30ppm/℃。
而相应的其他Ⅰ类陶瓷的温度系数，例如U2J电容TCC为：-750 ppm/℃±120 ppm/℃。
II类陶瓷电容器II类陶瓷电容器采用EIA II类温度稳定型电介质。
10k 电容 电阻
10k 电容电阻1.引言1.1 概述电容和电阻是电路中常见的两种元件，它们在电子设备和电路设计中起着至关重要的作用。
本篇文章将重点介绍10k电容和10k电阻的相关知识。
电容是一种存储电荷的元件，它由两个电介质材料之间的电场形成。
当电容器两极之间施加电压时，正极上会积聚正电荷，负极上积聚负电荷。
与此同时，电介质中的电场储存电能，形成了电容。
10k电容是一种电容元件，其电容值为10千法拉（10kF）。
它的特点是能够储存较大的电荷量，在电子电路中常被用于平滑和稳定电压。
10k 电容通常由两个金属板之间的绝缘材料组成，这个绝缘材料称为电介质。
常见的电介质材料有陶瓷、塑料和铝电解质等。
电阻是一种控制电流流动的元件，它能够通过对电流的阻碍来达到限制电流大小的目的。
电阻的作用是在电路中提供一个固定的电阻，从而控制电流的流动和电压的大小。
它是由导电材料制成的，常见的电阻材料有金属、合金、碳等。
10k电阻是一种电阻元件，其阻值为10千欧姆（10kΩ）。
它的应用广泛，特别是在模拟电路中，常被用于电流限制、电压分压和信号调节等方面。
10k电阻通常采用线性电阻的形式，以帮助控制电流的流动。
本文将重点介绍10k电容和10k电阻各自的基本概念、特点及其在电子电路中的应用。
通过了解和掌握这些知识，读者将能够更好地理解和应用电容和电阻元件，提升对电子电路的设计和调试能力。
文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文将分为三个主要部分：引言、正文和结论。
每个部分将进一步细分为多个小节，以便更好地组织和呈现相关信息。
在引言部分，我们将首先概述本文的主题和目的。
接着，我们将介绍文章的整体结构，以便读者能够清晰地了解接下来的内容安排。
正文部分将涵盖两个主要主题：10k电容和电阻。
我们将首先在2.1节中探讨电容的基本概念，包括其定义、原理和主要特点。
然后，在2.1.2节中，我们将具体讨论10k电容的特点和应用领域，以帮助读者更好地理解其在电子产品中的作用。
电介质材料及其在高频电子技术中的应用研究
电介质材料及其在高频电子技术中的应用研究随着科技的不断发展，电子技术的应用越来越广泛、更加复杂。
在高频电子技术中，电介质材料的应用广泛，这些材料在通信、雷达、计算机和无线电等方面发挥着重要作用。
本文旨在介绍电介质材料的种类和特性，以及在高频电子技术中的相关应用研究。
一、电介质材料的种类及特性电介质是指一类无法导电的材料，具有高强度和低介电常数。
电介质材料的种类很多，常见的包括瓷器、陶瓷、玻璃、树脂、聚乙烯、聚氨酯、PTFE等。
这些材料的特性如下：1. 介电常数介电常数是指材料在电场下的相对介电性。
电介质材料的介电常数低，是因为它们中的电荷能够分布并维持各自的位置，而不会流动。
2. 损耗损耗是指电磁波通过材料时会损失能量。
电介质材料的损耗通常较低，使其在高频应用中非常受欢迎。
3. 抗电击穿电击穿是指电场强度超过材料的破裂电场强度时，导致材料中产生介电击穿，并使其导电。
电介质材料的特殊构造使其拥有很高的抗电击穿性能。
二、电介质材料的应用研究1. 电容器电容器是一种储存电能的装置，由两个导体之间的电介质隔开。
电容器的介质材料通常是瓷器或高分子材料。
电容器可应用于许多高频电子设备中，如调频电视机、无线电传输等。
2. 滤波器滤波器用于滤除杂波和不需要的信号。
电介质材料的低损耗和高频特性使其可作为滤波器中非常重要的组成部分。
3. 反射器反射器是通过反射电磁波而进行的高频电子系统组件。
电介质材料的抗电击穿和高介电常数使其成为反射器中的理想介质材料。
4. 天线天线的作用是将电能转换为电磁波或将电磁波转换为电能。
电介质材料的高频特性和机械强度使其成为天线中的优质材料。
5. 晶振晶振是将机械振动通过晶体的振动来产生电磁波进行的振荡器。
电介质材料的高品质因数、稳定性和低损耗等特性使其成为晶振的绝佳材料。
三、总结电介质材料是高频电子技术中非常重要的材料之一。
这些材料具有低介电常数、高机械强度和抗电击穿等特性，使其在电容器、滤波器、晶振、反射器和天线等应用中得到广泛使用。
电介质材料(压电与铁电材料1)
Guangdong Ocean University
Xiong Zhengye
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电 容C0，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几 个PF到几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来 等效。一般L的值为几十mH到几百mH。晶片的弹性可用电容 C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时 因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。由于晶 片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数Q 很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只 与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确， 因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
Guangdong Ocean University
Xiong Zhengye
从石英晶体谐振器的等效电 路可知，它有两个谐振频率， 即（1）当L、C、R支路发 生串联谐振时，它的等效阻 抗最小（等于R）。串联揩 振频率用fs表示，石英晶体 对于串联揩振频率fs呈纯阻 性，（2）当频率高于fs时L、 C、R支路呈感性，可与电 容C0发生并联谐振，其并联 频率用fd表示。 Guangdong Ocean University Xiong Zhengye
Guangdong Ocean University Xiong Zhengye
（4 ） 机械耦合系数：在压电效应中 , 其值等于转 换输出能量（如电能）与输入的能量（如机械能） 之比的平方根 ; 它是衡量压电材料机电能量转换 效率的一个重要参数。
（ 5 ） 电阻：压电材料的绝缘电阻将减少电荷泄漏 , 从而改善压电传感器的低频特性。 （ 6 ） 居里点：压电材料开始丧失压电特性的温度 称为居里点。 （7）机械品质因数：压电振子在谐振时在一周期内 贮存的机械能与损耗的机械能之比。
第四章-1 电介质材料 (基础知识)
6）自发式极化
某些晶体具有特殊的结构，其晶胞自身的正负电荷重心不重合，即晶胞具有极性。
由于晶体结构的周期性和重复性，当某一晶胞在某一方向出现偶极矩时，将逐
级影响到相邻的晶胞，使它们的固有偶极矩朝向相同的方向。由于这种局部极
化状态是在外电场为零时自发建立的，称为自发极化。
电畴
具有相同极化方向的自发极化区域，称为电畴。没有外电场时，电畴空间取向平
U
S d
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r - 1 0 E
P n 0Ee
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Q0 Q ' Q' 1 Q0 Q0
Q0 U
n 0Ee r 1 0E
提高电介质的介电常数：
提高单位体积内的极化粒子数n0； 选取极化率 大的粒子组成电介质； 增强作用于极化粒子上的有效电场Ee。
电子位移极化率与温度无关：温度的高低不足以改变原子或离子的半径。
电子位移极化建立的时间很短，约在10-14 ~ 10-16 s范围；如果所加电场为交变
电场，即使电场频率高达光频，电子位移极化也来得及响应。
电子位移极化存在于一切介质中。
实验测量得到的 α e 值并不严格等于
3 40 r 3 ，不同原子和离子 αe / 40 r
D D0 cost
介质的位移电流密度：
j
dD -D0 sin t D0 cos( t ) dt 2
单位时间内单位体积消耗的能量：
W 2
2
0
j Edt D0 E0 2
2
2
sint cos tdt
0
0
交变电场频率很低时，介质中没有极化损耗。