Электрическая прочность диэлектриков

Материал диэлектриков	Особенности структуры, толщина	Епр, МВ/м
Стекло	Однородный диэлектрик	~ 300
Керамика плотная	Неоднородный диэлектрик	~ 10 … 30
Керамика пористая	Очень неоднородный диэлектрик	~ 1,5 … 2,5
Фторопласт-4	Толщина 3 мм	~ 30
Фторопласт-4	Пленка 30 мкм	~ 200

1.8 Свойства диэлектриков

Механические свойства

Прочность — это способность материала сопротивляться действиям внешних сил, не разрушаясь.

Пластичность — способность материала изменять свои размеры
и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.

Вязкость — способность материала оказывать сопротивление динамическим, быстровозрастающим нагрузкам.

Твердость — способность материала сопротивляться внедрению
в него другого, более твердого тела под действием нагрузок.

Упругость — способность материала восстанавливать свои размеры и форму после превращения действия нагрузки.

Надежност ь — способность материала противостоять хрупкому разрушению.

Долговечность — способность материала сохранять свою работоспособность в течение заданного времени.

Механические свойства важны для диэлектриков, несущих механические нагрузки.

Физические свойства

Нагревостойкость — способность диэлектрика выдерживать повышение температуры без недопустимого ухудшения своих свойств. Оценивается минимальной температурой, при которой проявляются изменения электрических или механических характеристик.

Характеристика нагревостойкости — температурный индекс (ТИ), температура, при которой срок службы материала составляет 20 тыс. час.

Теплопроводность — количество тепла, выделившееся в окружающую среду, прошедшую через единицу площади в единицу времени при градиенте температуры в 1 °С.

Холодостойкость (морозоустойчивость) — способность диэлектриков работать при низких температурах без недопустимого ухудшения эксплуатационных характеристик.

Гигроскопичность — способность материала впитывать в себя влагу из окружающей среды.

Влагопроницаемость — способность материала пропускать сквозь себя пары воды.

Влагостойкость — способность материала сохранять свои характеристики на допускаемом эксплуатационном уровне в атмосфере, влажность которой близка к состоянию насыщения.

Химическая стойкость — способность материала выдерживать длительное воздействие тех или иных химических реактивов без существенного изменения электрических, механических свойств и других свойств.

Радиационная стойкость — способность диэлектрика выдерживать воздействия ионизирующего излучения без недопустимого ухудшения его основных свойств. Неорганические диэлектрики — стекло, кварцы, алюминоксид — более устойчивы к данному излучению.

Таблица 2

Класс нагревостойкости	ТИ, С^о	Примеры материалов
Y		Органические непропитанные диэлектрики
A		Волокнистые органические пропитанные диэлектрики
E		Гетинакс, текстолит и т. д.
B		Неорганический диэлектрик с органической связкой
F		Эпоксидные смолы, кремнийорганики
H		Композиционный материал с кремнийорганической связкой
C	> 180	Слюда, стекло, кварц — неорганические материалы

1.9 Активные диэлектрики

Сегнетоэлектрики — вещества, обладающие спонтанной поляризацией, направление которой может быть изменено с помощью внешнего электрического поля.

Они имеют доменную структуру, т. е. состоят из макроскопических областей, обладающих спонтанной поляризацией под действием внутренних процессов в диэлектрике. Под действием внешнего электрического поля наблюдается доменная поляризация, связанная с процессами зарождения и роста новых доменов за счет смещения доменных границ в направлении вектора внешнего электрического поля.

Следствием доменного строения сегнетоэлектриков является нелинейная зависимость их электрической индукции (D) от напряженности электрического поля (Е) (рис. 5).

 

Рис. 5. Основная кривая поляризации сегнетоэлектрика
и петля гистерезиса диэлектрика. Ес — коэрцитивная сила