電介質(zhì)及其極化課件

電介質(zhì)及其極化課件1.以電荷長(zhǎng)程遷移即傳導(dǎo)的方式（可以是電子傳導(dǎo)、空穴傳導(dǎo)和離子傳導(dǎo)）對(duì)外電場(chǎng)作出響應(yīng)，這類材料即導(dǎo)電材料；。材料對(duì)外電場(chǎng)作用的響應(yīng)2.以感應(yīng)的方式對(duì)外電場(chǎng)作出響應(yīng)，即沿電場(chǎng)方向產(chǎn)生電偶極矩或電偶極矩的改變，這類材料稱為電介質(zhì)；這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。。極化1.以電荷長(zhǎng)程遷移即傳導(dǎo)的方式（可以是電子傳導(dǎo)、空穴傳導(dǎo)和電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件絕緣體≠電介質(zhì)將物質(zhì)分類為絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、以及超導(dǎo)體時(shí)，其依據(jù)是物質(zhì)的電荷傳導(dǎo)特性或者說電荷長(zhǎng)程遷移特性。電荷的傳導(dǎo)（電荷的長(zhǎng)程遷移），作為物質(zhì)對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)，其宏觀表現(xiàn)即為電流。根據(jù)歐姆定律:J=σE，其中J為電流密度，E電場(chǎng)強(qiáng)度，而σ為電導(dǎo)率張量(二階對(duì)稱張量)。電導(dǎo)率反映了物質(zhì)的電荷傳輸特性或曰電荷長(zhǎng)程遷移特性。絕緣體≠電介質(zhì)將物質(zhì)分類為絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體物質(zhì)對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)除去電荷的傳導(dǎo)外，還有電荷短程運(yùn)動(dòng)與位移。這種電荷的短程運(yùn)動(dòng)與位移稱為極化(Polarization)，其結(jié)果是促使正負(fù)電荷中心偏移、從而產(chǎn)生電偶極矩。而以極化方式傳遞、儲(chǔ)存或記錄外電場(chǎng)作用和影響的物質(zhì)就是電介質(zhì)。顯然，電介質(zhì)中起主要作用的乃是束縛電荷而非自由電荷。極化可以來自極性晶體或分子的自發(fā)極化、也可以來自電場(chǎng)的誘導(dǎo)作用。介電常數(shù)的物理意義可以理解為電介質(zhì)在極化過程中儲(chǔ)存電荷能力之度量。物質(zhì)對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)除去電荷的傳導(dǎo)外，還有電荷短程運(yùn)動(dòng)與位移。

傳導(dǎo)與極化是物質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的兩種主要響應(yīng)方式，它們雖有主次、但往往同時(shí)存在。當(dāng)我們主要關(guān)注其傳導(dǎo)特性時(shí)，將物質(zhì)分類為絕緣體、半導(dǎo)體與導(dǎo)體；而當(dāng)我們重點(diǎn)關(guān)注其極化特性時(shí)，則將物質(zhì)分類為順電體、鐵電體、反鐵電體、壓電體、熱釋電體等電介質(zhì)。

電介質(zhì)與絕緣體是相互密切聯(lián)系、然而并不能等同的兩個(gè)概念。絕緣體肯定是電介質(zhì)，但電介質(zhì)卻不僅僅包括絕緣體。雖然大部分實(shí)用電介質(zhì)材料為絕緣體，然而半導(dǎo)體甚至金屬都有電介質(zhì)的特性、只是其對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)中傳導(dǎo)效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了極化效應(yīng)而已。傳導(dǎo)與極化是物質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的兩種主要響應(yīng)方式，它們電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件真空－++++－－－E－++++－－－－++－－++－+－+－+－+－+－+－+－+－自由電荷+－偶極子束縛電荷1.具有一系列偶極子和束縛電荷的極化現(xiàn)象極化現(xiàn)象及其物理量在外電場(chǎng)中，電介質(zhì)表面出現(xiàn)的束縛電荷叫做極化電荷。真空－++++－－－E－++++－－－－++－－++++++電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件極化形式極化的電介質(zhì)種類極化的頻率范圍與溫度的關(guān)系能量消耗電子位移極化一切陶瓷直流——光頻無關(guān)無離子位移極化離子結(jié)構(gòu)直流——紅外溫度升高極化增強(qiáng)很弱離子松弛極化離子不緊密的材料直流——超高頻隨溫度變化有極大值有電子位移松弛極化高價(jià)金屬氧化物直流——超高頻隨溫度變化有極大值有轉(zhuǎn)向極化有機(jī)直流——超高頻隨溫度變化有極大值有空間電荷極化結(jié)構(gòu)不均勻的材料直流——高頻隨溫度升高而減小有

各種極化形式的比較極化形式極化的電介質(zhì)種類極化的頻率范圍與溫度的關(guān)系能量消耗電空間電荷極化松弛極化離子極化電子極化

工頻聲頻無線電紅外紫外極化率或

極化率和介電常數(shù)與頻率的關(guān)系空間電荷極化松弛極化離子極化電子極化工頻電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件1.以電荷長(zhǎng)程遷移即傳導(dǎo)的方式（可以是電子傳導(dǎo)、空穴傳導(dǎo)和離子傳導(dǎo)）對(duì)外電場(chǎng)作出響應(yīng)，這類材料即導(dǎo)電材料；。材料對(duì)外電場(chǎng)作用的響應(yīng)2.以感應(yīng)的方式對(duì)外電場(chǎng)作出響應(yīng)，即沿電場(chǎng)方向產(chǎn)生電偶極矩或電偶極矩的改變，這類材料稱為電介質(zhì)；這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。。極化1.以電荷長(zhǎng)程遷移即傳導(dǎo)的方式（可以是電子傳導(dǎo)、空穴傳導(dǎo)和電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件絕緣體≠電介質(zhì)將物質(zhì)分類為絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、以及超導(dǎo)體時(shí)，其依據(jù)是物質(zhì)的電荷傳導(dǎo)特性或者說電荷長(zhǎng)程遷移特性。電荷的傳導(dǎo)（電荷的長(zhǎng)程遷移），作為物質(zhì)對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)，其宏觀表現(xiàn)即為電流。根據(jù)歐姆定律:J=σE，其中J為電流密度，E電場(chǎng)強(qiáng)度，而σ為電導(dǎo)率張量(二階對(duì)稱張量)。電導(dǎo)率反映了物質(zhì)的電荷傳輸特性或曰電荷長(zhǎng)程遷移特性。絕緣體≠電介質(zhì)將物質(zhì)分類為絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體物質(zhì)對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)除去電荷的傳導(dǎo)外，還有電荷短程運(yùn)動(dòng)與位移。這種電荷的短程運(yùn)動(dòng)與位移稱為極化(Polarization)，其結(jié)果是促使正負(fù)電荷中心偏移、從而產(chǎn)生電偶極矩。而以極化方式傳遞、儲(chǔ)存或記錄外電場(chǎng)作用和影響的物質(zhì)就是電介質(zhì)。顯然，電介質(zhì)中起主要作用的乃是束縛電荷而非自由電荷。極化可以來自極性晶體或分子的自發(fā)極化、也可以來自電場(chǎng)的誘導(dǎo)作用。介電常數(shù)的物理意義可以理解為電介質(zhì)在極化過程中儲(chǔ)存電荷能力之度量。物質(zhì)對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)除去電荷的傳導(dǎo)外，還有電荷短程運(yùn)動(dòng)與位移。

傳導(dǎo)與極化是物質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的兩種主要響應(yīng)方式，它們雖有主次、但往往同時(shí)存在。當(dāng)我們主要關(guān)注其傳導(dǎo)特性時(shí)，將物質(zhì)分類為絕緣體、半導(dǎo)體與導(dǎo)體；而當(dāng)我們重點(diǎn)關(guān)注其極化特性時(shí)，則將物質(zhì)分類為順電體、鐵電體、反鐵電體、壓電體、熱釋電體等電介質(zhì)。

電介質(zhì)與絕緣體是相互密切聯(lián)系、然而并不能等同的兩個(gè)概念。絕緣體肯定是電介質(zhì)，但電介質(zhì)卻不僅僅包括絕緣體。雖然大部分實(shí)用電介質(zhì)材料為絕緣體，然而半導(dǎo)體甚至金屬都有電介質(zhì)的特性、只是其對(duì)外電場(chǎng)的響應(yīng)中傳導(dǎo)效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了極化效應(yīng)而已。傳導(dǎo)與極化是物質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的兩種主要響應(yīng)方式，它們電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件真空－++++－－－E－++++－－－－++－－++－+－+－+－+－+－+－+－+－自由電荷+－偶極子束縛電荷1.具有一系列偶極子和束縛電荷的極化現(xiàn)象極化現(xiàn)象及其物理量在外電場(chǎng)中，電介質(zhì)表面出現(xiàn)的束縛電荷叫做極化電荷。真空－++++－－－E－++++－－－－++－－++++++電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件電介質(zhì)及其極化課件極化形式極化的電介質(zhì)種類極化的頻率范圍與溫度的關(guān)系能量消耗電子位移極化一切陶瓷直流——光頻無關(guān)無離子位移極化離子結(jié)構(gòu)直流——紅外溫度升高極化增強(qiáng)很弱離子松弛極化離子不緊密的材料直流——超高頻隨溫度變化有極大值有電子位移松弛極化高價(jià)金屬氧化物直流——超高頻隨溫度變化有極大值有轉(zhuǎn)向極化有機(jī)直流——超高頻隨溫度變化有極大值有空間電荷極化結(jié)構(gòu)不均勻的材料直流——高頻隨溫度升高而減小有

各種極化形式的比較極化形式極化的電介質(zhì)種類極化的頻率范圍與溫度的關(guān)系能量消耗電空間電