介电常数介质损耗测定仪（介电性能测试仪）

　　•损耗的形式

　　•介质损耗的表示方法

　　•介质损耗和频率、温度的关系

　　•无机介质的损耗 

　　介质损耗定义：

　　电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率，简称电介质损耗。或：电场作用下的能量损耗，由电能转变为其它形式的能，如热能、光能等，统称为介质损耗。它是导致电介质发生热击穿的根源。 

　　损耗的形式：

　　电导损耗：在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。 实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种 条件下都有电导损耗。绝缘好时，液、固电介质在工作电 压下的电导损耗是很小的，

　　极化损耗：只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子 的极化损耗。 

　　游离损耗：气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放 电引起的功率损耗称为游离损耗。

　　介质损耗的表示：

　　当容量为C0=e0S/d的平板电容器上 加一交变电压U=U0eiwt。则：

1、电容器极板间为真空介质时， 电容上的电流为：

2、电容器极板间为非极性绝缘材料时，电容上的电流为：

3、电容器极板间为弱导电性或极性，电容上的电流为： 

G是由自由电荷产生的纯电导，G=sS/d， C=eS/d 

　　如果电荷的运动是自由的， 则G实际上与外电压额率无关；如果这些电荷是被 符号相反的电荷所束缚， 如振动偶极子的情况，G 为频率的函数。 

介质弛豫和德拜方程： 

　　1)介质弛豫：在外电场施加或移去后，系统逐渐达到平衡状 态的过程叫介质弛豫。 介质在交变电场中通常发生弛豫现象，极化的弛豫。在介质上加一电场，由于极化过程不是瞬时的，极化包括两项：

　　P(t) = P0 + P1(t)

P0代表瞬时建立的极化(位移极化)， P1代表松弛极化P1(t)渐渐达到一稳定值。这一滞后 通常是由偶极子极化和空间电荷极 化所致。 当时间足够长时， P1(t)→ P 1 ∞ ， 而总极化P(t) → P∞ 。

2)德拜(Debye)方程：

　　频率对在电介质中不同的驰豫现象有关键性的影响。 设低频或静态时的相对介电常数为ε(0)，称为静态相对介电常数；当频率ω→∞时，相对介电常数εr’ →ε∞( ε∞代表光频 相对介电常数)。则复介电常数为：
 

影响介质损耗的因素：

1、频率的影响

　　ω→0时，此时不存在极化损 耗,主要由电导损耗引起。 tgδ=δ/ωε，则当ω→0时， tgδ→∞。随着ω升高，tgδ↓。

　　随ω↑，松弛极化在某一频率开始跟不上外电场的变化， 松弛极化对介电常数的贡献 逐渐减小，因而εr随ω↑而↓。 在这一频率范围内，由于ωτ <<1，故tgδ随ω↑而↑。

　　当ω很高时，εr→ε∞，介电常数仅 由位移极化决定，εr趋于最小值。 由于ωτ >>1，此时tgδ随ω↑而↓。 ω→∞时，tgδ→0。

tgδ达最大值时ωm的值由下式求出: 

　　tgδ的最大值主要由松弛过程决定。如果介质电导显著变大，则tgδ的最大值变得平坦， 最后在很大的电导下，tgδ无最大值，主要表现为电导损耗特征：tgδ与ω成反。
 

2、温度的影响

　　当温度很低时,τ较大，由德拜关系式可知，εr较小，tgδ也较小。此时，由于ω2τ2>>1,由德拜可得：

随温度↑，τ↓，所以εr、tgδ↑
 

　　当温度较高时，τ较小，此时ω2τ2<<1

随温度↑，τ↓，所以tgδ ↓。这时电导上升并不明显，主要决定于极化过程：

　　当温度继续升高，达到很大值时， 离子热运动能量很大，离子在电场作用下的定向迁移受到热运动的阻碍，因而极化减弱，εr↓。此时电导损耗剧烈↑，tgδ也随温度 ↑而急剧上升↑。
 

介电常数介质损耗测定仪（介电性能测试仪）-3.湿度的影响 

　　• 介质吸潮后，介电常数会增加，但比电导的增加要慢，由于电导损耗增大以及松驰极化损耗增加，而使tgδ增大。

　　• 对于极性电介质或多孔材料来说，这种影响特别突出，如，纸内水分含量从4%增加到10%时，其tgδ可增加100倍。

　　降低材料的介质损耗的方法

　　(1)选择合适的主晶相：尽量选择结构紧密的晶体作为主晶相。

　　(2)改善主晶相性能时，尽量避免产生缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体。这样弱联系离子少，可避免损耗显著增大。

　　(3)尽量减少玻璃相。有较多玻璃相时，应采用“中和效应"和“压抑效应"，以降低玻璃相的损耗。 (4)防止产生多晶转变，多晶转变时晶格缺陷多，电性能下降，损耗增加。

　　(5)注意焙烧气氛。含钛陶瓷不宜在还原气氛中焙烧。烧成过程中升温速度要合适，防止产品急冷急热。

　　(6)控制好最终烧结温度，使产品“正烧"，防止“生烧"和“过烧"以减少气孔率。此外，在工艺过程中应防止杂质的混入，坯体要致密。