（二）電介質電介質極化機制：（1）、分子的極化；（3)、空間電荷極化。（2）、弛豫極化（電子、離子弛豫極化）；1、電介質極化（2）、弛豫極化（電子、離子弛豫極化）；(2)、（電子、離子）弛豫極化弛豫極化

—松弛極化弛豫

—松弛：需要時間的過程所有極化都需要時間、都是弛豫的。電子、離子的弛豫極化：極化建立時間較長、不同于電子、離子位移極化的一種極化材料中弱聯系（受束縛較弱）的電子、離子在電場和熱運動的共同作用下建立的一種極化狀態弱聯系的電子、離子運動距離可與分子尺寸相比、甚至更大電子、離子弛豫極化的建立需克服一定的勢壘極化建立時間比位移極化大得多。弛豫極化往往是不可逆的弱束縛電子A、電子弛豫極化晶格缺陷處的原子、雜質原子中的弱束縛電子晶格缺陷處的原子或雜質原子在禁帶中引入的局域能級或雜質能級上的電子吸收較小的能量可由較低的局域或雜質能級激發到較高的局域或雜質能級、甚至導帶沿電場的方向可做短距離運動、過程不可逆具有電子弛豫極化的材料通常具有一定的電子電導常出現于鈮、鉍、鈦氧化物陶瓷中電子弛豫極化建立時間：交變電場的頻率高于時，這種極化不存在弛豫極化電子：B、離子弛豫極化缺陷區弱聯系離子勢能強聯系離子:完整離子晶體中處于正常節點、能量最低、最穩定極化時只能在平衡位置附近產生彈性位移弱聯系離子:離子自身能量較高，易于活化、遷移晶體中的雜質、缺陷區域的離子或玻璃態物質中結構松散的離子極化時可從一個平衡位置移到另一個平衡位置平衡位置正常區強聯系離子勢能電場撤去后離子不能回到原位置過程非可逆性遷移距離可達離子晶格的數量級離子運動勢壘位移極化離子弛豫極化率：離子電荷離子在電場作用下的位移熱力學溫度離子運動阻力大離子弛豫極化建立時間：交變電場的頻率高于時，這種極化不存在跟不上電場的變化離子弛豫極化率比位移極化率大一個數量級(3)、空間電荷極化材料中不僅包含完整晶體部分、缺陷部分，還可能有從外部注入的空間電荷混亂分布的空間電荷在外電場作用下趨于有序化：正、負空間電荷分別順、逆電場的方向運動積聚在材料中的晶界、晶格缺陷等處形成與外場方向相反的很強的電場空間電荷極化空間電荷熱運動、擴散加劇，極化減弱空間電荷極化建立時間：很長、幾秒至幾十分或更長空間電荷極化僅在直流電場或低頻電場下存在2、介電常數（電容率）真空真空平行板電容器電容的定義：與幾何尺寸的關系：極板面積；極板間距容電本領極板間的場強：電位移矢量大小：極板電荷面密度：介質平行板電容器介質極化在表面產生的束縛電荷極板上的電荷（極板間的電壓不變）電容：電介質的介電系數介質的極化強度介質的極化強度：介質單位體積內電偶極矩的矢量和極化率:相對介電系數是介質極化的宏觀量度；越大、介質極化程度越高介質極化是弛豫的、需要時間的

是弛豫的、是電場頻率的函數頻率，Hz取向極化離子位移極化電子位移極化未考慮電子離子的弛豫極化頻率，Hz取向極化離子位移極化電子位移極化未考慮電子離子的弛豫極化交變電場頻率：時：電子、離子的位移極化，有極分子的偶極取向極化都能跟上電場的變化介電系數與直流電場時相同時：偶極取向極化逐漸跟不上電場的變化，時：偶極取向極化不能實現電子位移極化離子位移極化反常色散區：介電系數跌落的頻率范圍取向極化：離子位移極化：電子位移極化：倒數為松弛時間交變電場作用下介電系數隨溫度的變化：極性分子取向極化率：成立前提：分子在介質中能轉動溫度低時：分子不能轉動、小分子轉動可能溫度過高時：破壞分子沿電場的取向降低極化介質時合適的溫度至關重要極性分子電介質：分子的取向極化是主要極化機制電場中的取向不能實現五、絕緣體（二）電介質1、電介質極化2、介電常數（電容率）3、介電損耗3、介電損耗~真空電容器介質電容器加交變電壓：極板電荷：電路中的電流：電流的相位超前電壓理想電介質：絕對的絕緣、不存在電傳導，且極化與電容電流電流的相位仍超前電壓電場的強度和頻率無關，即極化（）不變平行板：真實電介質：極化時存在的漏電－傳導電流，且極化與電場的強度和頻率有關總電流：理想電介質電容充放電電流；介質極化建立電流；電介質漏電電流與電壓同位相電介質電導率（等效）復數電導率：復數介電常數：復電容：用描述總電流：與電壓同位相、能量損失與電壓的位相差為90度、無能量損失介質損耗因子：損耗角電工學參數——電介質品質因數：希望值高

討論：（1）介電損耗的根源a、介質漏電（介質電導）；b、介質極化的馳豫（2）影響介電損耗的因素除與材料有關外，還與電場頻率和強度及溫度有關a、電場頻率的影響頻率在色散區外：各種極化機制或能夠、或完全不能夠跟上電場的變化、極化能量損耗小頻率在色散區：頻率，Hz介電損耗處于色散區的極化機制不能完全跟上電場的變化，減小、該極化機制的極化阻力大、極化能量損耗大b、溫度的影響溫度較低：有極分子被凍結、取向不能實現、能量損耗小有極分子逐步被解凍、損耗增加隨溫度升高：溫度高：有極分子易動、損耗減小溫度極高：介質電導急劇增加、損耗劇增4、介電擊穿強度——電介質能承受的最大電場強度介電擊穿強度：介質材料在擊穿強度以下是絕緣的，場強超過該值時介質瞬間導通、電流劇增，甚至融化、燒焦（以有極分子的取向極化為例）介電擊穿強度臨界場強：介質抵抗絕緣性破壞的能力電子元件、電氣設備安全使用的重要指標規律：弱電場時：一定，電阻率一定、與無關較強電場時：場至激發可使雜質能級上的電子進入導帶、使雜質離子（弱聯系離子）受激參與導電電場足夠強：受激發的電子和離子數劇增、運動速度增大，并通過碰撞使更多價帶電子進入到導帶雪崩式連鎖導電、介質擊穿影響規律：介質擊穿強度受許多因素影響、變化很大應用：影響因素：內因：材料成份、缺陷、雜質、加工工藝、厚度、表面狀態；外因：電場頻率和波形、環境條件及測試條件等介電擊穿強度不是材料的本征物理量，測量值對同種材料僅具有參考意義所有電介質材料：希望小、擊穿強度高減小能耗、避免發熱、提高元件的使用壽命電容器介質：要大雷達天線透波材料、電纜絕緣材料：要小（減小空間電荷效應）泡沫或蜂窩狀的非極性聚合物是好的選材高頻注塑技術:要求極性高分子的介電損耗大極性高分子可在高頻電場作用下在極短的時間內加熱到流動溫度如電磁感應爐、熱是從材料內部均勻產生第一節材料的電性質六、材料的其它電性質六、材料的其它電性質（一）超導性1、概述處于正常態的材料具有電阻超導態：材料失去電阻的狀態超導性：在某一溫度下材料突然失去電阻的性質臨界溫度1908：荷蘭的Onnes

獲得液氦（1K）；1911：Onnes發現水銀在4.2K附近電阻突然降到無法檢測的程度~1960：

鈮鈦、鈮錫、鈮鍺等20多種金屬、合金、化合物也具有超導性它們的超導臨界溫度：太低、難以實際應用電阻率超導材料普通金屬材料溫度，K超導理論的發展：1957：J.Bardecen,L.N.CooperandJ.R.Schriefler

提出BSC理論具有相同能量、但自旋方向相反的電子組成的電子對，不受原子點陣、缺陷和熱擾動的影響庫伯電子對理論：預言金屬和金屬間化合物的超導臨界溫度不超過30K1960~：