介电性能的测量原理.ppt
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实验三： 电介质材料介电性能的测试
图2 Q表测量电路图
经推导(1)介电常数：
(1)
式中：C1—标准状态下的电容量；
C2—样品测试的电容量；
d—试样的厚度(cm)；
Φ—试样的直径(cm)；
(2)介质损耗角正切：
(2)
式中：Q1—标准状态下的Q值；
Q2—样品测试的Q值；
(3) Q值：
(3)
【实验内容】
1、本仪器适用于110V/220V，50Hz交流电，使用前要检查电压情况，以保证测试条件的稳定。
3、掌握室温下用高频Q表测定材料的介电常数和介质损耗角正切值。
【实验仪器】
1、仪器设备：
(1) TH2818阻抗分析仪、电感箱、样品夹具等；
(2)千分游标卡尺；
(3)导电银浆；
2、样品要求：圆形片：厚度2±0.5mm，直径为Φ38±1mm。
【实验原理】
按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个过程称为极化。对不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
Q表的测量回路是一个简单的R—L—C回路，如图1所示。当回路两瑞加上电压V后，电容器C的两端电压为Vc，调节电容器C使回路谐振后，回路的品质因数Q就可以用下式表示：
式中：L—回路电感；
R—回路电阻；
Vc—电容器C两端电压；
V—回路两端电压；
图1 Q表测量原理图
由上式可知，当输入电压V不变时，则Q与Vc成正比。因此在一定输入下，Vc值可直接标示为Q值。Q值表即根据这一原理来制造。
2、试样厚度对介电常数的测量有何影响，为什么？
答： ，试样厚度越大，介电常数越大。
3、电场频率对极化、介电常数和介质损耗有何影响，为什么？
经推导(1)介电常数：
(1)
式中：C1—标准状态下的电容量；
C2—样品测试的电容量；
d—试样的厚度(cm)；
Φ—试样的直径(cm)；
(2)介质损耗角正切：
(2)
式中：Q1—标准状态下的Q值；
Q2—样品测试的Q值；
(3) Q值：
(3)
【实验内容】
1、本仪器适用于110V/220V，50Hz交流电，使用前要检查电压情况，以保证测试条件的稳定。
3、掌握室温下用高频Q表测定材料的介电常数和介质损耗角正切值。
【实验仪器】
1、仪器设备：
(1) TH2818阻抗分析仪、电感箱、样品夹具等；
(2)千分游标卡尺；
(3)导电银浆；
2、样品要求：圆形片：厚度2±0.5mm，直径为Φ38±1mm。
【实验原理】
按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个过程称为极化。对不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
Q表的测量回路是一个简单的R—L—C回路，如图1所示。当回路两瑞加上电压V后，电容器C的两端电压为Vc，调节电容器C使回路谐振后，回路的品质因数Q就可以用下式表示：
式中：L—回路电感；
R—回路电阻；
Vc—电容器C两端电压；
V—回路两端电压；
图1 Q表测量原理图
由上式可知，当输入电压V不变时，则Q与Vc成正比。因此在一定输入下，Vc值可直接标示为Q值。Q值表即根据这一原理来制造。
2、试样厚度对介电常数的测量有何影响，为什么？
答： ，试样厚度越大，介电常数越大。
3、电场频率对极化、介电常数和介质损耗有何影响，为什么？
介电测试的原理及应用
介电测试的原理及应用1. 简介介电测试是一种用于研究固体、液体以及气体等材料电介质性质的测试方法。
通过对材料进行电场作用，测量其对电场的响应，以获得材料的介电性能参数。
本文将介绍介电测试的基本原理，并介绍其在电子、通信、能源等领域的应用。
2. 介电测试原理介电测试基于介电材料在外加电场中的行为，通过测量材料的电容和电阻等参数来研究其介电性质。
下面是介电测试的基本原理：2.1 电介质极化当介电材料处于外加电场中时，其分子或原子会受到电场的极化作用。
这种极化可以是定向排列或者是异向排列的。
定向极化是指介电材料内的分子或原子在电场作用下由于定向排列而导致的极化，而异向极化是指介电材料内的分子或原子在电场作用下由于非定向排列而导致的极化。
2.2 介电常数和介质损耗介电常数是一个反映介电材料导电性能的重要参数。
在外加交变电场中，介电材料会发生介质损耗，即电能消耗和转化为热能的过程。
介质损耗可以通过介电材料的复电容和复介电常数来描述，其中复电容和复介电常数是实部和虚部的复数。
2.3 介电弛豫和极化机制介电测试还可以研究介电材料的弛豫现象和极化机制。
弛豫是介电材料在电场作用下，分子或原子由于外加电场的改变而产生的瞬时性极化，并且随着时间的推移逐渐恢复到原来的状态。
极化机制是指介电材料内部极化过程的具体机理，比如电子极化、离子极化和空穴极化等。
3. 介电测试的应用介电测试在许多领域都有着重要的应用，以下是几个典型的应用场景：3.1 电子行业在电子行业中，介电测试被广泛应用于电子元器件的研发和生产过程中。
通过测量电容、介电常数和介质损耗等参数，可以评估电子元器件的性能和可靠性，并优化设计和制造工艺。
3.2 通信行业在通信行业中，介电测试常用于光纤通信系统中的光缆和光纤材料的质量检测。
通过测量光缆材料的介电常数和介质损耗，可以判断光缆的传输性能和损耗情况，并确保光纤通信系统的正常运行。
3.3 能源行业在能源行业中，介电测试被广泛应用于电池和储能设备的研发和生产中。
电介质材料的介电性能测试
电介质材料的介电性能测试电介质材料在电子器件和电力系统中具有重要的应用，其介电性能是评价材料质量和可靠性的重要指标。
介电性能测试是通过一系列测试方法和仪器来评估电介质材料在电场作用下的性能，包括介电常数、介质损耗、绝缘电阻等参数。
本文将简要介绍电介质材料的介电性能测试方法及其应用。
一、介电性能测试方法1. 介电常数测试介电常数是描述电介质材料在电场作用下储存和传输电能能力的重要参数。
常用的测试方法有：（1）并行板法：该方法通过测量电容器的电容值来计算电介质材料的介电常数。
具体步骤是将待测介质固定在两块平行金属板之间，然后测量电容器的电容值。
（2）回波法：该方法基于微波信号在电介质中传播的速度，通过测量信号的传输时间来计算介电常数。
测试时需要利用衰减器和定频放大器等设备，以确保测试结果的准确性。
2. 介质损耗测试介质损耗是指电介质材料在电场作用下吸收和转化电能为热能的能力。
常用的测试方法有：（1）三角法：该方法通过测量电介质材料在高频电场下的导体损耗和介质损耗之比来计算介质损耗的值。
具体步骤是将待测介质固定在电容器之间, 通过改变电容器的频率来测量两种损耗的值。
（2）传输线法：该方法利用特制的传输线测量电介质材料在特定频率下的损耗。
测试时需使用网络分析仪等仪器，通过测量信号的功率损耗来计算介质损耗的值。
3. 绝缘电阻测试绝缘电阻是指电介质材料在电场作用下抵抗漏电流流动的能力。
常用的测试方法有：（1）绝缘电阻表法：该方法通过将待测电介质样品与电极相连，用绝缘电阻表测量电介质材料的绝缘电阻值。
测试需在规定的电压和温度条件下进行。
（2）恒压法：该方法通过给待测电介质样品施加较高的电压来测量绝缘电阻值。
测试时需使用电压源和电流表等设备，以实现电介质样品上常态电流的测量。
二、介电性能测试的应用1. 电子器件领域介电性能测试在电子器件领域中具有重要应用。
例如，在电容器的制造过程中，通过测试介质材料的介电常数和介质损耗，可以评估电容器的质量和性能稳定性。
介电性能的测量原理
电导时tan与频率ω的关系
介电损耗的形式
电介质在电场作用下，内部通过的电流包括：
（1）电容电流：由样品的几何电容充电引起电流（位 移电流）；
（2）吸收电流：由松弛极化引起，是介质在交变电压 作用下引起介质损耗的主要来源； （3）漏电电流：由介质电导引起，与自由电荷有关， 使介质产生电导损耗。
电介质在电场作用下具体损耗的能量主要包括：
电桥平衡时
tan C4 R4
R4 Cx CN R3 R4 1 tan CN R 3
2
CN
C4
——标准电容 ——可调电容
西林电桥法
R4
R3
——固定电阻
——可调电阻
当频率为几十千赫到几百兆赫范围时，可用 集总参数的谐振法进行测量，如图所示
击穿电场强度测定
绝缘材料的击穿电场强度以平均击穿电场强 度 EB 表示 uB EB d
2
s
u 2 I S ln D2 D1
管状试样
u2 L g v = r I v ln 2 r 1
u 2 r2 s IS g
电极材料可用粘贴铝箔、导电橡皮、真空镀铝、胶体石墨等
相对介电常数（εｒ）测试
相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成 的电容、试样厚度和电极尺寸求得。
场强度E之比ε= D/E ，其单位为F/m 。
介电常数小的电介质，其分子为非极性或弱极性结构， 介电常数大的电介质，其分子为极性或强极性结构。
介电常数是表征电介质的最基本的参量，是衡量电介 质在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数。
电介质电容、介电常数 真空电容 C0=Q0/V=0s/d 电介质电容 C=Q/V=ros/d 相对介电常数 εr = C/C0
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一、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.，1012～10charge 相关，化。
（1） 式中C 面积；d 它是指材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应而引起的能量损耗。
材料的介电常数和介电损耗取决于材料结构和极化机理。
除此之外，还与工作频率、环境温度、湿度有关。
在交变电场作用下，材料的介电常数常用复介电常数表达：εεε''-'=i （2）式中ε'和ε''都是与频率相关的量，二者的比值为tanδωεσεεδ='''=tan （3） 则介质电导率 δωεσtan = （4）式中ω为交变电压的角频率。
δεtan 仅与介质有关，称为介质损耗因子，其大小可以作为绝缘材料的判据。
此外，还有一个表征介电材料耐压性能的物理量——介电强度。
当外加电场强度逐渐增大，超过电介质材料所能承受的临界值时，电介质材料从介电状态向导电状态转变，这一临界电场强度即为介电强度。
2. 磁导率（Magnetic Permeability ）任何介质处于磁场中，均会使其所在空间的磁场发生变化，这种现象称为磁化。
在磁场强度为H 0的外加磁场中，介质被磁化后会反过来影响所在的磁场，使其发生变化，即产生一个附加磁场H′，此时介质所处磁场的总磁场强度H 总为（5）物质（6） 式中P ∑（7）式中χ （8）式中0μ（9）式中r μ为相对磁导率；μ为物质磁导率，它反映磁感应强度B 随外磁场强度H 变化的速率。
通常使用的是磁介质的相对磁导率，其定义为物质磁导率μ与真空磁导率0μ的比值，即：μμμ=r （10） 类似的，在交变磁场中，相对磁导率是一个复数，即'''r r r i μμμ+= （11）'r μ表示在磁场作用下产生的磁化程度，反映材料对电磁波能量的存储能力；''r μ表示外加磁场作用下材料磁偶矩重排引起的损耗，反映材料对电磁波产生损耗的能力。
介电性能的测量原理
电介质击穿形式分类
①热击穿
不均匀介质中的电压分配
②电击穿
内电离 表面放电和边缘击穿
③电化学击穿
介电性能的测量方法
依据所测量的基本原理可分为三大类
①电桥法
②谐振回路法
③阻抗矢量法
电桥法
测量范围：0.01HZ～150MHZ 测量原理： 根据电桥平衡时两对边阻抗乘积相等，从 而来确定被测电容器或介质材料试样的CX 和tanX。
2
s
u 2 I S ln D2 D1
管状试样
u2 L g v = r I v ln 2 r 1
u 2 r2 s IS g
电极材料可用粘贴铝箔、导电橡皮、真空镀铝、胶体石墨等
相对介电常数（εｒ）测试
相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成 的电容、试样厚度和电极尺寸求得。
场强度E之比ε= D/E ，其单位为F/m 。
介电常数小的电介质，其分子为非极性或弱极性结构， 介电常数大的电介质，其分子为极性或强极性结构。
介电常数是表征电介质的最基本的参量，是衡量电介 质在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数。
电介质电容、介电常数 真空电容 C0=Q0/V=0s/d 电介质电容 C=Q/V=ros/d 相对介电常数 εr = C/C0
同时，介电损耗也是表示绝缘材料（如绝缘油 料）质量的指标之一。介电损耗愈小，绝缘材料的 质量愈好，绝缘性能也愈好。 tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率；C为 介质电容；R为损耗电阻)。
tan是频率的函数，是电介质的自身属性，与试样的大 小和形状无关。可以和介电常数同时测量，用介质损耗 仪、电桥、Q表等测量。
平板试样
d r 0.144 10 Cx 2 D1
电介质陶瓷介电性能测试
串联和并联等效方式选择
1，被测电容器的实际等效电路首先可以生产厂 的技术规定或某些标准的规定得到； 2，如果无法得到规定或标准，可以两个不同的 测试频率下损耗因子的变化性来决定：若频率 升高而损耗增加，则应选用串联等效电路(上 表公式中， 串联方式D与频率成正比) ；若频 率升高而损耗减小，则应选用并联等效电路 (并联方式D与频率成反比)。对于电感来说， 情况正好与电容相反。
短路校正
按下“MeasOpen”右边的功能键，开始短 路校正。屏幕下方显示“Short Measurement in progress”，开始短路校 正。 等待几分钟时间，屏幕下方显示“Saving Data”、“Short Measurement Complete”。 短路校正完成。
2，厦门宇光AI708P控温及测温系统
实验步骤
启动测试软件-选择热电偶测量-选择开 启仪器-选择数据自动存盘-加载循环测 试脚本(测量频率1kHz, 4kHz, 16kHz, 64kHz, 256kHz)-选择执行脚本。 仪器自动从室温到180oC在不同温度点， 改变频率对BaTiO3陶瓷电容及损耗进行 测量。
实验步骤
实验结果第一列为频率，第二列为电容， 第三列为损耗，第四列为温度； 从体积参数用平板电容器公式可以计算 BaTiO3陶瓷的介电常数，获得BaTiO3介 电常数及损耗随温度和频率的变化。
串联和并联等效方式
串联和并联等效方式
有几个电容器，其串联等效电容均为Cs=0.1μF， 而损耗分别为D1=0.0100，D2=0.1000， D3=1.0000，根据上表中公式，并联等效电容 应为： Cpl=0.09999μF Cp2=0.09901μF Cp3=0.05μF 由此可见，当D小于0.0 l时，Cs与Cp基本相同， 而大于0.0 l时，将有明显的区别，如D=0.1时， 两者相差l％，而D=1时，两者差了一倍。
介电测量与研究 11页PPT文档
介电测量与研究
固体电介质测量及应用
武汉佰力博科技有限公司整理
固体电介质测量及应用
介电材料和绝缘材料是电子和电气工程中不可缺少的 功能材料，它主要应用材料的介电性能。
压电、铁电材料具有各种特殊的物理性能，包括压电 效应、热释电效应、电光效应、声光效应、非线性光 学效应以及铁电畴的开关特性等，成为一类非常重要 的功能材料，已十分广泛地应用于电子技术、激光技 术和计算机技术等高新技术领域中。
同时，通过工程化畴结构的调整，其具有优良的压 电性能，这使得钛酸钡单晶同时成为非线性光学器 件、压电和高应变领域内的一种优秀的无铅环保型 单晶材料。
磁电复合材料介电性能研究
磁电复合材料是一种新型功能材料,它集铁磁体的 铁磁性和铁电体的铁电性于一体,其磁电效应是通 过压电相和磁滞伸缩相的乘积效应来实现的。
六种研究举例
佰力博科技有限公司 partulab
更多精品资源请访问
docin/sanshengshiyuan doc88/sanshenglu
石墨烯复合材料的介电性能研究
环氧树脂作为一种最常用的基体树脂，具有耐热性 高、介电性高、价格低的特点，将其作为基体添加 石墨烯制备的石墨烯／环氧树脂纳米复合材料具有 优异的性能，并在多个领域有巨大的潜在应用价值。
目前对于石墨烯填充环氧树脂基复合材料的介电性 能，国内外相关研究较少。
氧化物玻璃介电性能研究
这一类材料总称为电介质。
固体电介质测量及应用
钛酸钡(BaTiO3)陶瓷介电性能研究 钛酸钡单晶介电性能研究 磁电复合材料介电性能研究 聚苯胺导电聚合物的介电性能研究 石墨烯复合材料的介电性能研究 氧化物玻璃介电性能研究
钛酸钡(BaTiO3)陶瓷介电性能研究
固体电介质测量及应用
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固体电介质测量及应用
介电材料和绝缘材料是电子和电气工程中不可缺少的 功能材料，它主要应用材料的介电性能。
压电、铁电材料具有各种特殊的物理性能，包括压电 效应、热释电效应、电光效应、声光效应、非线性光 学效应以及铁电畴的开关特性等，成为一类非常重要 的功能材料，已十分广泛地应用于电子技术、激光技 术和计算机技术等高新技术领域中。
同时，通过工程化畴结构的调整，其具有优良的压 电性能，这使得钛酸钡单晶同时成为非线性光学器 件、压电和高应变领域内的一种优秀的无铅环保型 单晶材料。
磁电复合材料介电性能研究
磁电复合材料是一种新型功能材料,它集铁磁体的 铁磁性和铁电体的铁电性于一体,其磁电效应是通 过压电相和磁滞伸缩相的乘积效应来实现的。
六种研究举例
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石墨烯复合材料的介电性能研究
环氧树脂作为一种最常用的基体树脂，具有耐热性 高、介电性高、价格低的特点，将其作为基体添加 石墨烯制备的石墨烯／环氧树脂纳米复合材料具有 优异的性能，并在多个领域有巨大的潜在应用价值。
目前对于石墨烯填充环氧树脂基复合材料的介电性 能，国内外相关研究较少。
氧化物玻璃介电性能研究
这一类材料总称为电介质。
固体电介质测量及应用
钛酸钡(BaTiO3)陶瓷介电性能研究 钛酸钡单晶介电性能研究 磁电复合材料介电性能研究 聚苯胺导电聚合物的介电性能研究 石墨烯复合材料的介电性能研究 氧化物玻璃介电性能研究
钛酸钡(BaTiO3)陶瓷介电性能研究
最新介电性能的测量原理
电介质在电场作用下具体损耗的能量主要包括：
⑴极化损耗：在外电场中各种介质极化的建立引起了 电流，此电流与极化松弛等有关，引起的损耗称为极 化损耗。
⑵电导损耗：在电场作用下，导电载流子做定向漂移， 形成传导电流，电流大小由介质本身性质决定，这部 分传导电流以热的形式消耗掉，称之为电导损耗。
⑶电离损耗和结构损耗
击穿电压很高时，需采用电容分压器。
冲击电压下的击穿电场强度测试，一般用冲击电压发 生器产生的标准冲击电压施加于试样，逐渐升高冲击电 压的峰值直至击穿。
冲击电压可用50%球隙放电法，也可用阻容分压器加 上脉冲示波器或峰值电压表测量。
结束语
谢谢大家聆听！！！
32
电介质击穿形式分类
①热击穿 ②电击穿 ③电化学击穿
不均匀介质中的电压分配 内电离 表面放电和边缘击穿
介电性能的测量方法
依据所测量的基本原理可分为三大类
①电桥法 ②谐振回路法 ③阻抗矢量法
电桥法
测量范围：0.01HZ～150MHZ
测量原理： 根据电桥平衡时两对边阻抗乘积相等，从 而来确定被测电容器或介质材料试样的 CX和tanX。
介电性能测试主要内容 简介
介电性能测试内容主要包括 ⑴绝缘电阻率 ⑵相对介电常数 ⑶介质损耗角正切 ⑷击穿电场强度
绝缘电阻率测试
绝缘电阻率测试通常采用三电极系统，可以分别测出试 样的体积电阻率ρv和表面电阻率ρs，测量电路图如下图所 示。
体积电阻率测试线路图
表面电阻测量线路图
平板试样
v
=
u Iv
D1 g2
4d
s
u IS
2
ln D 2 D1
管状试样
v
=
u 2 L
材料物理材料的介电性能PPT课件
例如，H2O Hcl CO SO2
因无序排列对外不呈现电性。
电子云的 正电中心
电介质
极化面 电荷
–
+–
+
+ – + –
+
–
+–
+ – E0 + –
+
–
–
+ – + –
+–
+
–
+ –E E+ –
+–
+
无外场时，电偶极子杂乱无章的排列
3、极化机制
电子位移极化
无极分子（Nonpolar molecule） 在无外场作用下整个分子无电矩。
A、电容材料
I、存储电能
传统 电容 器
VS
电 池
超级电 容器
高能量密度 高功率密度 长循环寿命
超级电容器
• 超级电容器 (Supercapacitors),它兼有静电电容器和电池 特性,能提供比静电电容器更高的能量密度,比电池更高的功 率密度和更长的循环寿命。
A、电容材料
I、存储电能
A、电容材料
A、电容材料
I、存储电能
制备高性能的超级电容器有2个途径: A、是增大电极材料比表面积,从而增大双电层电容量; B、是提高电极材料的可逆法拉第反应的机率,从而提 高准电容容量。 实际应用中,这2种储能机理往往同时存在。
A、电容材料
I、存储电能
原理 种类 优点 缺点
研究热点
碳素材料
以双电层为主
活性炭（AC）；活性炭纤维（CFA）；碳纳米 管（CNTs）；炭气凝胶（CAGs）；石墨等
3、极化机制
离子位移极化
因无序排列对外不呈现电性。
电子云的 正电中心
电介质
极化面 电荷
–
+–
+
+ – + –
+
–
+–
+ – E0 + –
+
–
–
+ – + –
+–
+
–
+ –E E+ –
+–
+
无外场时，电偶极子杂乱无章的排列
3、极化机制
电子位移极化
无极分子（Nonpolar molecule） 在无外场作用下整个分子无电矩。
A、电容材料
I、存储电能
传统 电容 器
VS
电 池
超级电 容器
高能量密度 高功率密度 长循环寿命
超级电容器
• 超级电容器 (Supercapacitors),它兼有静电电容器和电池 特性,能提供比静电电容器更高的能量密度,比电池更高的功 率密度和更长的循环寿命。
A、电容材料
I、存储电能
A、电容材料
A、电容材料
I、存储电能
制备高性能的超级电容器有2个途径: A、是增大电极材料比表面积,从而增大双电层电容量; B、是提高电极材料的可逆法拉第反应的机率,从而提 高准电容容量。 实际应用中,这2种储能机理往往同时存在。
A、电容材料
I、存储电能
原理 种类 优点 缺点
研究热点
碳素材料
以双电层为主
活性炭（AC）；活性炭纤维（CFA）；碳纳米 管（CNTs）；炭气凝胶（CAGs）；石墨等
3、极化机制
离子位移极化
《材料的介电性能》课件
电容和电感的应用
电容的应用
在电子设备中，电容被广泛应用于滤 波、去耦、旁路、调谐等场合，以实抑制电磁 干扰、阻尼振荡和磁性元件等，同时 也在无线通信、电力传输等领域有广 泛应用。
电容和电感的计算方法
电容的计算方法
根据电容的定义，可以通过测量电容器极板上的电荷量和电压来计算电容的大小。此外，还可以通过介质常数、 电极面积和间距等参数来计算电容。
生物医学应用
介电材料在生物医学领域也有广泛应用，如制备生物传感器、药物载 体和组织工程支架等。
THANKS
感谢观看
《材料的介电性能》ppt课件
contents
目录
• 介电性能概述 • 介电常数 • 介质损耗 • 电容和电感 • 介电性能的应用
01
介电性能概述
介电性能的定义
介电性能是指材料在电场作用下表现 出的性质，包括电导率、介电常数、 介质损耗等。
它反映了材料对电场的响应和作用， 是材料在电气工程领域应用的重要基 础参数之一。
集成电路封装
在集成电路的封装过程中，介电材料用于绝缘和 保护内部电路，同时提供导热性能。
在电力工程中的应用
1 2
绝缘子
高压输电线路中的绝缘子要求材料具有高介电强 度和良好的耐老化性能，以确保电力传输的安全 。
高压设备绝缘
在电力变压器、开关设备等高压电气设备中，介 电材料用于绝缘和支撑，确保设备正常运行。
常数越大。
温度
温度对介电常数有一定影响， 温度升高，介电常数可能减小
。
压力
压力对介电常数的影响较小， 但在高压下，介电常数可能会
有所变化。
频率
在高频电磁场下，介电常数与 电磁波的频率有关，频率越高
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d D12
管状试样
r2110Cx lnrL2r10.0181012C Lxlnrr1 2
介质损耗角正切（tanδ)的测定
通过测量试样的等效参数经计算求得，也 可在仪器上直接读取。
工频、音频下一般都采用电桥法测量，高 电压时采用西林电桥法。
西林电桥法
电桥平衡时
tanC4R4
CxCNR R4 3 1tan2CNR R4 3
C N ——标准电容 C 4 ——可调电容 R 4 ——固定电阻 R 3 ——可调电阻
当频率为几十千赫到几百兆赫范围时，可用 集总参数的谐振法进行测量，如图所示
击穿电场强度测定
绝缘材料的击穿电场强度以平均击穿电场强
度
E
表示
B
EB
uB d
u B ——击穿电压
d ——试样的平均厚度
击穿电压可用静电电压表、电压互感器、放电球隙 等仪器并联于试样两端直接测出。
击穿电压很高时，需采用电容分压器。
冲击电压下的击穿电场强度测试，一般用冲击电压发 生器产生的标准冲击电压施加于试样，逐渐升高冲击电 压的峰值直至击穿。
冲击电压可用50%球隙放电法，也可用阻容分压器加 上脉冲示波器或峰值电压表测量。
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/12/102020/12/10Thursday, December 10, 2020
谐振回路法
测量范围：40KHZ～200MHZ
测量原理： 依据谐振回路的谐振特性进行测量的。根 据谐振时角频率ω与回路的电感、电容之间 的特定关系式，求得Cx和tanδX。
阻抗矢量法
测量范围：0.01HZ～200MHZ
测量原理： 通过矢量电压一电流的比值的测量来确
定复阻抗的，进而获得网络、元件或材料 的有关参数。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ介质击穿形式分类
①热击穿 ②电击穿 ③电化学击穿
不均匀介质中的电压分配 内电离 表面放电和边缘击穿
介电性能的测量方法
依据所测量的基本原理可分为三大类
①电桥法 ②谐振回路法 ③阻抗矢量法
电桥法
测量范围：0.01HZ～150MHZ
测量原理： 根据电桥平衡时两对边阻抗乘积相等，从 而来确定被测电容器或介质材料试样的 CX和tanX。
介电性能测试主要内容 简介
介电性能测试内容主要包括 ⑴绝缘电阻率 ⑵相对介电常数 ⑶介质损耗角正切 ⑷击穿电场强度
绝缘电阻率测试
绝缘电阻率测试通常采用三电极系统，可以分别测出试 样的体积电阻率ρv和表面电阻率ρs，测量电路图如下图所 示。
体积电阻率测试线路图
表面电阻测量线路图
平板试样
v
=
u Iv
tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率；C 为介质电容；R为损耗电阻)。
tan是频率的函数，是电介质的自身属性，与试样的大 小和形状无关。可以和介电常数同时测量，用介质损耗 仪、电桥、Q表等测量。
电导时tan与频率ω的关系
介电损耗的形式
电介质在电场作用下，内部通过的电流包括： （1）电容电流：由样品的几何电容充电引起电流（位 移电流）； （2）吸收电流：由松弛极化引起，是介质在交变电压 作用下引起介质损耗的主要来源； （3）漏电电流：由介质电导引起，与自由电荷有关， 使介质产生电导损耗。
电介质在电场作用下具体损耗的能量主要包括：
⑴极化损耗：在外电场中各种介质极化的建立引起了 电流，此电流与极化松弛等有关，引起的损耗称为极 化损耗。
⑵电导损耗：在电场作用下，导电载流子做定向漂移， 形成传导电流，电流大小由介质本身性质决定，这部 分传导电流以热的形式消耗掉，称之为电导损耗。
⑶电离损耗和结构损耗
介电性能的测量原理
介电性能的测量原理
介电常数 介质损耗 击穿电场强度 测量方法 测试内容
介电性能定义：
介电性能是指在电场作用下,表现出对静电 能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数和 介质损耗来表示.
介电常数 dielectric constant
定义：
介电常数，又称电容率（permittivity ）,是电位移D与电 场强度E之比ε= D/E ，其单位为F/m 。 介电常数小的电介质，其分子为非极性或弱极性结构， 介电常数大的电介质，其分子为极性或强极性结构。
击穿电场强度
一般外电场不太强时，电介质只被极化，不影响其绝缘 性能。
当其处在很强的外电场中时，电介质分子的正负电荷中 心被拉开，甚至脱离约束而成为自由电荷，电介质变为导 电材料。当施加在电介质上的电压增大到一定值时，使电 介质失去绝缘性的现象称为击穿(breakdown)。
外加电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为 导电状态的现象。
介电常数是表征电介质的最基本的参量，是衡量电介 质在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数。
电介质电容、介电常数
真空电容 C0=Q0/V=0s/d
电介质电容 C=Q/V=ros/d
相对介电常数 εr = C/C0
基本公式
平行板电容器
Dielectric
Co = Q/V = oA/d
C = A/d
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2020/12/102020/12/102020/12/1012/10/2020 1:55:48 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2020/12/102020/12/102020/12/10Dec-2010-Dec-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2020/12/102020/12/102020/12/10Thursday, December 10, 2020 13、志不立，天下无可成之事。2020/12/102020/12/102020/12/102020/12/1012/10/2020
D1 g2
4d
s
u IS
2
ln D 2 D1
管状试样
v
=
u 2 L
I v ln
r2 r1
g
s
u IS
2 r2
g
电极材料可用粘贴铝箔、导电橡皮、真空镀铝、胶体石墨等
相对介电常数（εｒ）测试
相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成 的电容、试样厚度和电极尺寸求得。
平板试样
r 0.1441012Cx
r= /o
介电损耗 Dielectric loss
定义：
介质的介电损耗是指电介质在单位时间内每 单位体积中将电能转换为热能而损耗的能量。
电介质的介电损耗一般用损耗角正切tan 表 示，并定义为：
tan介 质 损 耗 的 无 功 功 率 功 （ 率 即 有 功 功 率 ）
同时，介电损耗也是表示绝缘材料（如绝缘油 料）质量的指标之一。介电损耗愈小，绝缘材料的 质量愈好，绝缘性能也愈好。