Диэлектрик

Диэлектрик (изолятор) (бор. грек. διά «аша; аерым», һәм бор. грек. ἤλεκτρονЯнтарь (Amber, — " янтарь ") — электр тогын чагыштырмача начар үткәрә торган матдә (материал). Диэлектрикларның электр үзлекләре аларның тышкы электр кырында поляризацияләнү сәләте белән билгеләнә. Бу терминны фәнгә инглиз физигы М. Фарадей керткән^[1].

Диэлектрикта ирекле заряд йөртүчеләрнең концентрациясе 10 ⁸ см ⁻³ тан артмый. Электродинамикада диэлектрик — карала торган ешлыкта диэлектрик югалтулар почмагы тангенсының кечкенә кыйммәте ( $\mathrm {tg} \,\delta \ll 1$ ) булган мохит^[2], мондый мохиттә үткәрүчәнлек тогы көче күчеш тогы көченнән күпкә кимрәк.

«Идеаль диэлектрик» дигәндә, без $\mathrm {tg} \,\delta =0$ кыйммәте булган мохитне күздә тотабыз. Башка диэлектриклар «чын» яки «югалтучы» диэлектриклар (тирәлек) дип атала. Каты җисемнең зона теориясе күзлегеннән караганда, диэлектрик — тыелган зонаның киңлеге 3 эВ тан зуррак булган матдә.

Диэлектрик үзлекләрне өйрәнү материалларда электр һәм магнит энергиясен саклау һәм тарату белән бәйле^[3]^[4].Диэлектриклар төшенчәсе электроника, оптика, каты җисем физикасы һәм күзәнәк биофизикасындагы төрле күренешләрне аңлату өчен мөһим.

Терминология

«Изолятор» термины түбән электр үткәрүчәнлеген аңлатса да, «диэлектрик» гадәттә югары поляризацияләнүчәнлекле материалларны аңлата. Соңгысы чагыштырма диэлектрик үткәргечлек дип аталган сан белән күрсәтелә. «Изолятор» термины гадәттә электр үткәрмәүчәнлеген билгеләү өчен кулланыла, ә «диэлектрик» термины материалның поляризация аша энергия саклау сәләтен ассызыклау өчен кулланыла.

«Диэлектрик» терминын Уильям Уэвелл Майкл Фарадейның үтенече буенча уйлап тапкан^[5]^[6]. Идеаль диэлектрик — электр үткәрүчәнлеге нуль булган материал^[7].

Физик үзлекләр

Гадәттә, үткәргечләр — ρ < 10 ⁻⁵ Ом·м чагыштырма электр каршылыгы булган материаллар, ә диэлектриклар — ρ > 10 ⁸ Ом·м булган материаллар. Яхшы үткәргечләрнең чагыштырма каршылыгы 10 ⁻⁸ Ом·м га кадәр түбән булырга мөмкин, ә иң яхшы диэлектрикларныкы 10 ¹⁶ Ом·м дан артып китәргә мөмкин. Ярымүткәргечләрнең чагыштырма каршылыгы, материалларның структурасына һәм составына, шулай ук әйләнә-тирә мохит шартларына карап, 10 ⁻⁵ −10 ⁸ Ом·м диапазонында үзгәрергә мөмкин.

Металлар электр тогын яхшы үткәрүчеләр. 105 химик элементның 25е генә металл түгел, ә 12 элемент ярымүткәргеч үзлекләр күрсәтә ала. Ләкин элементар матдәләрдән тыш, үткәргеч, ярымүткәргеч яки диэлектрик үзлекләргә ия булган меңләгән химик кушылмалар, эретмәләр һәм композитлар билгеле. Төрле класс материалларының чагыштырма каршылыгы кыйммәтләре арасында ачык чик кую кыен. Мәсәлән, күп ярымүткәргечләр түбән температураларда диэлектриклар кебек эшли. Шул ук вакытта, диэлектриклар көчле җылытылганда ярымүткәргеч үзлекләр күрсәтә ала. Сыйфат аермасы шунда ки, металлар өчен үткәрүчәнлек халәте — төп халәт, ә ярымүткәргечләр һәм диэлектриклар өчен ул кузгатылган халәт.

Радиотехника үсеше радиоешлыклардагы билгеле бер электромагнит үзлекләрен кирәкле физик һәм механик параметрлар белән берләштерә торган материаллар булдыруны таләп итте. Мондый материаллар югары ешлыклы материаллар дип атала. Материалларның электр, магнит һәм механик үзлекләрен, шулай ук картаю сәбәпләрен аңлау өчен аларның химик һәм фаза составын, атом структурасын һәм структура кимчелекләрен белү кирәк.

Параметрлар

Диэлектрикларның параметрлары аларның механик (эластиклык, ныклык, катылык, ябышлык), термик (термик киңәю, җылылык сыйдырышлыгы, җылылык үткәрүчәнлеге), электр (электр үткәрүчәнлеге, поляризация, энергия сеңдерү, электр ныклыгы), магнит, оптик үзлекләрен билгели, шулай ук аларның электр кыры йогынтысына, механик көчәнешкә, температурага электр, механик, термик җавапларын билгели^[8].

Мисаллар

Диэлектрикларга төрле газлар, сыеклыклар, мәсәлән, майлар, пыяла, төрле сумалалар, пластмассалар һәм башкалар керә.

Деионизацияләнгән суның чагыштырма каршылыгы (шулай ук карагыз: ике дистилляцияләнгән су) 18 МОм см тәшкил итә.

Диэлектрикларга шулай ук параэлектриклар да керә — үзеннән-үзе поляризацияләнмәгән, чагыштырма диэлектрик үткәргечлеге температура арткан саен кими торган сызыклы булмаган диэлектриклар (стронций, калий, кадмий титанатлары; Кюри температурасыннан югарырак сегнетоэлектриклар).

Диэлектрикларның берничәсе кызыклы физик үзлекләр күрсәтә. Алар арасында электретлар, пьезоэлектриктәр, пироэлектриктәр, сегнетоэластиклар, сегнетоэлектриклар, релаксорлар һәм сегнетомагнетиклар бар.

Куллану

Электротехник материалларның иң киң классларының берсенең диэлектрикларын кулланганда пассив һәм актив үзлекләрне куллану зарурлыгы шактый ачык билгеләнде.

Диэлектриклар изоляция материалы буларак кына кулланылмый.

Пассив үзлекләр

Диэлектрик материалларның пассив үзлекләре аларны электр изоляциясе материаллары һәм гадәти типтагы конденсаторларның диэлектриклары сыйфатында кулланганда файдаланыла. Электр изоляцияләү материаллары дип электр зарядларының агып китүенә юл куймаган, ягъни алар ярдәмендә электр чылбырларын бер-берсеннән яки җайланмаларның, приборларның һәм аппаратларның ток үткәрүче өлешләрен үткәрүче, әмма ток үткәрүче булмаган өлешләрдән (корпустан, «җирдән») аерып торучы диэлектрикларны атыйлар. Бу очракларда, материалның диэлектрик үткәрүчәнлеге мөһим түгел яки чылбырга паразит сыйдырышлык кертүдән саклану өчен мөмкин кадәр түбән булырга тиеш. Әгәр материал билгеле бер сыйдырышлылыктагы һәм минималь үлчәмле конденсатор өчен диэлектрик буларак кулланылса, башка барлык шартлар тигез булганда, бу материалның югары диэлектрик үткәрүчәнлеккә ия булуы кирәк.

Диэлектрикларның актив үзлекләре

Актив диэлектриклар, диэлектрик үзлекләре кулланылган көчәнешкә һәм тышкы мохит йогынтысына бәйле булган сегнетоэлектриктәр, пьезоэлектриктәр, пироэлектриктәр, электролюминесцент материаллар, лазер техникасында нурланыш чыгаручылар һәм япкычлар өчен материаллар, электретлар һәм башкалар

Искәрмәләр

↑ Леванюк А. П. Диэлектрики // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 694—698. — 704 с. — 100 000 экз.
↑ Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989
↑ Thoms, E.; Sippel, P.; et., al. Dielectric study on mixtures of ionic liquids (en) // Sci. Rep.(ингл.)татар. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 7463. — DOI:10.1038/s41598-017-07982-3 — Калып:Bibcode — Калып:Arxiv — PMID 28785071.
↑ Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown (en) // Sci. Rep.(ингл.)татар. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 932. — DOI:10.1038/s41598-017-01007-9 — Калып:Bibcode — PMID 28428625.
↑ Daintith, J. Biographical Encyclopedia of Scientists. — CRC Press, 1994. — С. 943. — ISBN 978-0-7503-0287-6.
↑ James, Frank A. J. L., editor. The Correspondence of Michael Faraday, Volume 3, 1841—1848, Letter 1798, William Whewell to Faraday, p. 442.. әлеге чыганактан 2016-12-23 архивланган. 2026-05-16 тикшерелгән. The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1996. [[Махсус:Китап чыганаклары/[[[{{{lc}}}|просмотр]]] [[{{fullurl:{{{lc}}}|action=edit}} править]] [[{{fullurl:{{{lc}}}|action=history}} история]] [[{{fullurl:{{{lc}}}|action=watch}} следить]] [обновить]|ISBN 0-86341-250-5]]
↑ Microwave Engineering – R. S. Rao (Prof.)(ингл.).
↑ Рез, 1989

Сылтамалар

Диэлектрик // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд.. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
Характеристики электроизоляционных материалов
Производство диэлектриков

Әдәбият

Поплавко Ю. М. Физика диэлектриков. — Киев: Вища школа, 1980. — 400 с. — (Учебное пособие для вузов).
Рез И. С., Поплавко Ю. М. Диэлектрики. Основные свойства и применения в электронике. — М.: Радио и связь, 1989. — 288 с. — ISBN 5-256-00235-X.
Богородицкий Н. П., Волокобинский Ю. М., Воробьев А. А., Тареев Б. М. Теория диэлектриков. — М.Л.: Энергия, 1965. — 344 с. — 10 000 экз.
Орешкин П. Т. Физика полупроводников и диэлектриков. — М.: Высшая школа, 1977. — 448 с. — 22 000 экз.
Горелик С. С., Дашевский В. Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. — М., Металлургия, 1988. — 574 с.
Киселёв В. Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. — М., Наука, 1970. — Тираж 7800 экз. — 399 с.
Флоренский П. А. Диэлектрики и их техническое применение. Ч. 1 : Общие свойства диэлектриков. — М.: Р. И. О. ГЛАВЭЛЕКТРО ВСНХ. 1924.
Радиационно-индуцированные процессы в широкозонных нестехиометрических оксидных диэлектриках / С. В. Никифоров, В. С. Кортов. - Москва : Техносфера, 2017. - 271 с.- (Мир физики и техники); ISBN 978-5-94836-490-2

[ФЭ1-1] Леванюк А. П. Диэлектрики // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 694—698. — 704 с. — 100 000 экз.

[2] Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989

[3] Thoms, E.; Sippel, P.; et., al. Dielectric study on mixtures of ionic liquids (en) // Sci. Rep.(ингл.)татар. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 7463. — DOI:10.1038/s41598-017-07982-3 — Калып:Bibcode — Калып:Arxiv — PMID 28785071.

[4] Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown (en) // Sci. Rep.(ингл.)татар. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 932. — DOI:10.1038/s41598-017-01007-9 — Калып:Bibcode — PMID 28428625.

[5] Daintith, J. Biographical Encyclopedia of Scientists. — CRC Press, 1994. — С. 943. — ISBN 978-0-7503-0287-6.

[6] James, Frank A. J. L., editor. The Correspondence of Michael Faraday, Volume 3, 1841—1848, Letter 1798, William Whewell to Faraday, p. 442.. әлеге чыганактан 2016-12-23 архивланган. 2026-05-16 тикшерелгән. The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1996. [[Махсус:Китап чыганаклары/[[[{{{lc}}}|просмотр]]] [[{{fullurl:{{{lc}}}|action=edit}} править]] [[{{fullurl:{{{lc}}}|action=history}} история]] [[{{fullurl:{{{lc}}}|action=watch}} следить]] [обновить]|ISBN 0-86341-250-5]]

[7] Microwave Engineering – R. S. Rao (Prof.)(ингл.).

[Рез—1989——-8] Рез, 1989

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]