材料物理性能5.ppt

:当电场强度超过某一临界值时,介质由介电状态变为导电状态。这种现象称介电强度的破坏,或叫介质的击穿。:介质的击穿时,相应的临界电场强度称为介电强度,或称为击穿电场强度。(介电强度:一种介电材料在不发生击穿或者放电的情况下承受的最大电场。)=(V/d)max通常,凝聚态绝缘体的击穿电场范围约为(105-5×106)-1。介电强度依赖于材料的厚度,厚度减小,介电强度增加。由测试区域中出现的临界裂纹的几率决定。还与环境温度和气氛、电极形状、材料表面状态、电场频率和波形、材料成分和孔隙、晶体各向异性,非晶态结构等因素有关。例:设计一方案,满足3KV下存储10-4C的要求,,求电介质的厚度及面积。(注:BaTiO3的介电强度为120KV/cm)。()(,单晶)()(,多晶)()-200云母()():106V/,有晶相、玻璃相和气孔存在,这使无机材料的击穿性质与均匀材料不同。不均匀介质最简单的情况是双层介质。设双层介质具有各不相同的电性质,ε1,σ1,d1和ε2,σ2,d2分别代表第一层、第二层的介电常数、电导率、厚度。若在此系统上加直流电压U,则各层内的电场强度E1,E2,为::电导率小的介质承受场强高,电导率大的介质承受场强低。在交流电压下也有类似的关系。如果σ1和σ2相差甚大,则必然其中一层的电场强度将大于平均场强E,这一层可能首先达到击穿强度而被击穿。一层击穿以后,增加了另一层的电压,且电场因此大大畸变,结果另一层也随之击穿。由此可见,材料的不均匀性可能引起击穿场强的降低。陶瓷中的晶相和玻璃相的分布可看成多层介质的申联和并联,上述的分析方法同样适用。:材料中含有气泡时,气泡的ε及σ很小,因此加上电压后气泡上的电场较高。而气泡本身的抗电强度比固体介质要低得多(一般空气的Eb≈33kv/cm,而陶瓷的Eb≈80kv/cm),所以首先气泡击穿,引起气体放电(电离),产生大量的热,容易引起整个介质击穿。由于在产生热量的同时,形成相当高的内应力,材料也易丧失机械强度而被破坏,这种击穿称为电—机械—热击穿。:(1)固体介质的表面放电固体介质的表面放电属于气体放电。固体介质常处于周围气体媒质中,击穿时,常发现介质本身并未击穿,但有火花掠过它的表面,这就是表面放电。a:固体介质材料不同,表面放电电压也不同。陶瓷介质由于介电常数大、表面吸湿等原因,引起空间电荷极化,使表面电场畸变,降低表面击穿电压。b:固体介质与电极接触不好,则表面击穿电压降低。c:电场的频率不同,表面击穿电压也不同。频率升高,击穿电压降低。:(2)边缘电场:电极边缘常常发生电场畸变,使边缘局部电场强度升高,导致击穿电压的下降。影响因素:a:电极周围媒质b:电场的分布(电极的形状、相互位置)c:材料的介电系数、)正压电效应:晶体受到机械作用力时,在一定方向的表面上会出现数量相等、符号相反的束缚电荷;作用力反向时,表面荷电性质亦反号,而且在一定范围内电荷密度与作用力成正比。这种由机械能转化为电能的过程,为正压电效应。逆压电效应:当晶体在外加电场作用下,晶体的某些方向上产生形变,其形变与电场强度成正比。称为逆压电效应。正压电效应与逆压电效应统称为压电效应。具有压电效应的物体称为压电体。