Класифікація діелектриків у зв’язку з механізмами поляризації

У залежності від того, впливає чи не впливає величина напруженості електричного поля на значення діелектричної проникності матеріалів, всі діелектрики підрозділяються на лінійні і нелінійні.

Лінійні діелектрики з електронною і іонною поляризацією і дуже маленькою наскрізною провідністю характеризуються: рис.5.10, а. Лінійнійні діелектрики з орієнтаційною поляризацією - рис.5.10, б. Площа еліпса пропорційна кількості енергії, яка розсіюється за один період зміни напруги. У нелінійних діелектриків - сегнетоелектриків - залежність D(E) має вигляд петлі гістерезіса (рис.5.10, в).

D D D

Е Е E

e e e

E E E

(а) (б) (в)

Рис.5.10. Класифікація діелектриків у зв’язку з механізмами поляризації

Наведені на рис.5.10 залежності e від напруженості електричного поля показують, що у конденсаторів з лінійним діелектриком ємність залежить тільки від геометричних розмірів і не змінюється із зміною прикладеної різниці потенціалів, а у конденсаторів з нелінійним діелектриком вона піддається керуванню електричним полем.

Різниця в механізмах поляризації, а також особливі явища, які при цьому відбуваються, дають можливість поділити всі діелектрики на кілька груп:

а) НЕЙТРАЛЬНІ ДІЕЛЕКТРИКИ. До цієї групи відносяться матеріали, які мають, в основному, тільки електронну поляризацію. Це гази, рідини і тверді речовини в кристалічному і аморфному станах. Приклади: водень, бензол, парафін, сірка, поліетилен.

б) ДИПОЛЬНІ ДІЕЛЕКТРИКИ. До цих діелектриків належать матеріали, які мають одночасно орієнтаційну і електронну поляризацію, наприклад: масляно-каніфольні компаунди, фенолформальдегідні і епоксидні смоли, целюлоза, хлоровані вуглеводні і деякі інші органічні рідини, напіврідкі і тверді речовини.

в) ІОННІ З’ЄДНАННЯ поділяються на дві підгрупи.

1. Діелектрики з іонною і електронною поляризацією. До цієї підгрупи відносять переважно кристалічні речовини з щільною упаковкою іонів, наприклад: кварц, слюда, кам’яна сіль, корунд Al₂O₃.

2. Діелектрики з іонною, електронною і іонно-релаксаційною полярізаціями, наприклад: неорганічне скло, кристалічні діелектрики з нещільною упаковкою частинок у решітці і деякі керамічні матеріали, наприклад - ізоляційний фарфор.

При іонно-релаксаційній полярізації слабо зв’язані іони речовини під дією зовнішнього електричного поля роблять надлишкові переходи в напрямку поля і зміщуються на відстань, яка перевищує постійну решітки.