介电常数介电常数是反映电介质极化的宏观物理表现,红宝石电容影响电介质电容器性能因素
介电常数介电常数是反映电介质极化的宏观物理表现,红宝石电容影响电介质电容器性能因素
影响电介质电容器性能的因素,影响储能密度的关键因素(1)介电常数介电常数是反映电介质极化的宏观物理表现。红宝石电容介质的极化类型主要有电子极化、离子极化、偶极子极化和空间电荷极化,也可根据极化方式不同分为位移型极化和弛豫型极化。位移型极化不需要消耗能量,是弹性的极化,主要包括电子位移极化和离子位移极化,对电场的响应时间极短;弛豫型极化过程是非弹性的,需要一定的响应时间,且需要消耗一定的能量。介电常数使得电容器具有较高的电容,以及较高的存储能量。如果介电常数偏低,则需要尽可能高的外加电压,而高的外加电压增加电介质击穿的可能性,而且对于铁电类材料来说还可能引起高电场下的巨应变,使陶瓷体碎裂,极大地降低电容器的使用寿命。(2)介电强度电介质能承受的电场强度存在一个临界值,超过临界值后电介质将丧失绝缘性能,同时伴随热学、化学、力学等作用。该现象称为电介质的击穿,临界电场强度被定义为介电强度,也叫击穿强度、击穿场强、介电击穿场强等。本征介电强度取决于材料的禁带宽度,电介质通常具有很高的本征介电强度,一般大于1MV/cm。但材料的实际介电强度往往较低,受非本征因素(微观结构、样品厚度、电极结构、电压类型等)的影响很大。电介质的微观结构对介电强度的影响最大,主要包括晶粒尺寸及尺寸分布、气孔数量与尺寸、杂质离子等。通常,晶界处的电阻大于晶粒内部,绝缘性能更好,因此晶粒细小均匀的电介质其介电强度较高。由于气孔的介电常数小,气孔处承受的电场强度远大于外加电场,因而容易发生击穿。杂质离子等缺陷的存在,也会在外电场作用下形成空间电荷,破坏电场的均匀分布,造成局部电场增强而引发击穿。随着厚度增加,电介质的介电强度显著减小,这是由于厚的电介质中杂质、缺陷的数量多,引发击穿的概率更高。
