Диэлектрик

Диэлектрик
	Диэлектрик
	Диэлектрик Викимилектә

Диэлектрик (изолятор) (бор. юнан. διά «аша; айырым», һәм бор. юнан. ἤλεκτρονЯнтарь (Янтарь, — " янтарь ") — электр тогын сағыштырмаса насар үткәреүсе матдә (материал). Диэлектриктарҙың электр үҙенсәлектәре уларҙың тышҡы электр ҡырында полярлашыу һәләте менән билдәләнә. Был терминды фәнгә инглиз физигы М.Фарадей индерә^[1].

Диэлектрикта ирекле заряд ташыусылар концентрацияһы 10 ⁸ см ⁻³ -тән артмай. Электродинамикала диэлектрик — ҡаралған йышлыҡта диэлектрик юғалтыу тангенсының ҙур булмаған ҡиммәте булған мөхит ( $\mathrm {tg} \,\delta \ll 1$ )^[2], бындай мөхиттә үткәреү тогының көсө күсереү тогының көсөнән күпкә кәмерәк.

«Идеаль диэлектрик» тип беҙ $\mathrm {tg} \,\delta =0$ ҡиммәте булған мөхитте күҙ уңында тотабыҙ. Башҡа диэлектриктарҙы «ысын» йәки «юғалтыулы» (мөхит) диэлектриктар тип атайҙар. Ҡаты матдәләрҙең зона теорияһы күҙлегенән ҡарағанда, диэлектрик — тыйылған зонаның киңлеге 3 эВ -тан ашыу булған матдә.

Диэлектрик үҙенсәлектәрҙе өйрәнеү материалдарҙа электр һәм магнит энергияһын һаҡлау һәм таратыуға ҡағыла^[3]^[4]. Диэлектрик төшөнсәһе электроникала, оптикала, ҡаты матдә физикаһында һәм күҙәнәк биофизикаһында төрлө күренештәрҙе аңлатыу өсөн мөһим.

Терминология

Әгәр ҙә «изолятор» термины түбән электр үткәреүсәнлеген күҙ уңында тотһа, «диэлектрик» ғәҙәттә юғары поляризацияланыусы материалдарҙы аңлата.. Һуңғыһы сағыштырма диэлектрик үткәреүсәнлек тип аталған һан менән күрһәтелә «Изолятор» термины ғәҙәттә электр үткәрмәүсәнлеген билдәләү өсөн ҡулланыла, ә «диэлектрик» термины материалдың поляризация аша энергия туплау һәләтен һыҙыҡ өҫтөнә алыу өсөн ҡулланыла.

«Диелектрик» терминын Уильям Уэуэлл Майкл Фарадей үтенесенә яуап итеп уйлап сығара^[5]^[6]. Идеаль диэлектрик — нуль электр үткәреүсәнлеге булған материал^[7].

Физик үҙенсәлектәре

Шартлы рәүештә үткәргестәр — сағыштырма электр ҡаршылығы ρ < 10 ⁻⁵ Ом м булған материалдар, ә диэлектриктар — ρ > 10 ⁸ Ом м булған материалдар. Яҡшы үткәргестәрҙең сағыштырма ҡаршылығы 10 ⁻⁸ Ом м тиклем түбән булыуы мөмкин, ә иң яҡшы диэлектриктарҙыҡы 10 ¹⁶ Ом м-ҙан артып китә ала. Ярымүткәргестәрҙең сағыштырма ҡаршылығы, материалдың төҙөлөшөнә һәм составына, шулай уҡ тирә-яҡ мөхит шарттарына ҡарап, 10 ⁻⁵ −10 ⁸ Ом м диапазонында үҙгәрергә мөмкин.

Металдар электр тогын яҡшы үткәрә. 105 химик элементтың 25-е генә металл булмаған, 12 элемент ярым үткәргес үҙенсәлектәре күрһәтә ала. Әммә элементар матдәләрҙән тыш, үткәргес, ярымүткәргес йәки диэлектрик үҙенсәлектәре булған меңләгән химик берләшмәләр, эретмәләр, һәм композиттар билдәле. Төрлө класлы материалдарҙағы сағыштырма ҡаршылыҡ ҡиммәттәре араһында аныҡ сик ҡуйыу ҡыйын. Мәҫәлән, күп кенә ярымүткәргестәр түбән температурала үҙҙәрен диэлектриктар кеүек тота. Шул уҡ ваҡытта диэлектриктар ныҡ йылытҡанда ярым үткәргес үҙенсәлектәре күрһәтә ала. Сифат айырмаһы шунда: металдар өсөн үткәргес хәл нигеҙ хәле булып тора, ә ярымүткәргестәр һәм диэлектриктар өсөн ҡуҙғытылған хәл.

Радиотехника үҫеше радиойышлыҡтарҙа махсус электромагнит үҙенсәлектәрен кәрәкле физик һәм механик параметрҙар менән берләштергән материалдар булдырыуҙы талап итә. Бындай материалдар юғары йышлыҡлы материалдар тип атала. Материалдарҙың электр, магнит һәм механик үҙенсәлектәрен, шулай уҡ ҡартайыу сәбәптәрен аңлау өсөн уларҙың химик һәм фаза составын, атом төҙөлөшөн, структур дефекттарын белергә кәрәк.

Параметрҙар

Диэлектриктарҙың параметрҙары уларҙың механик (һығылмалылығын, ныҡлығын, ҡатылығын, йәбешкәклеген), йылылыҡ (йылылыҡ киңәйеүен, йылылыҡ һыйҙырышлылығын, йылылыҡ үткәргеслеген), электр (электр үткәреүсәнлеген, поляризацияһын, энергияны йотоуын, электр ныҡлығын), магнит, оптик үҙенсәлектәрен билдәләй, шулай уҡ уларҙың электр ҡыры, механик көсөргәнеш, температура тәьҫиренә электр, механик, йылылыҡ яуаптарын билдәләй^[8].

Миҫалдар

Диэлектриктарға төрлө газдар, шыйыҡсалар, мәҫәлән, майҙар, быялалар, төрлө ыҫмалалар, пластмассалар, һ.б. инә.

Деионлаштырылған һыуҙың (шулай уҡ ҡарағыҙ: бидистиллят) сағыштырма ҡаршылығы 18 МОм см тәшкил итә.

Диэлектриктарға шулай уҡ параэлектриктар — спонтан поляризацияһы булмаған, температура күтәрелеү менән сағыштырма үткәреүсәнлеге кәмегән һыҙыҡлы булмаған диэлектриктар инә (стронций, калий, кадмий титанаттары; Кюри температураһынан юғарыраҡ сегнетоэлектриктар).

Бер нисә диэлектрик ҡыҙыҡлы физик үҙенсәлектәр күрһәтә. Улар араһында электреттар, пьезоэлектриктар, пироэлектриктар, сегнетоэластиктар, сегнетоэлектриктар, релаксорҙар һәм сегнетомагниттар бар.

Ҡулланыу

Электротехник материалдарының иң киң кластарының береһенең диэлектриктарын ҡулланғанда пассив һәм шулай уҡ актив үҙенсәлектәрҙе лә ҡулланыу кәрәклеге ярайһы уҡ асыҡлана.

Диэлектриктар изоляция материалдары булараҡ ҡына ҡулланылмай.

Пассив үҙенсәлектәре

1990 йылдарҙа был йүнәлештәге эшмәкәрлекте үҫтереүҙең төп маҡсаты булып диэлектрик материалдарҙы файҙаланыу тора. Диэлектрик материалдарҙың пассив үҙенсәлектәре уларҙы электр изоляцияһы материалдары һәм ғәҙәти типтағы конденсатор диэлектриктары сифатында ҡулланғанда ҡулланыла. Электр изоляторҙары — электр зарядының ағыуын булдырмаусы диэлектриктар, йәғни улар электр схемаларын бер-береһенән айырыу йәки ҡоролма, приборҙар һәм аппараттарҙың ток үткәреүсе өлөштәрен үткәргес, әммә ток үткәрмәгән өлөштәрҙән (корпустан, ерҙән) айырыу өсөн ҡулланыла. Был осраҡтарҙа, материалдың диэлектрик үткәреүсәнлеге мөһим түгел йәки паразит һыйҙырышлыҡтарҙы схемаға индереүҙән ҡотолоу өсөн мөмкин тиклем бәләкәйерәк булырға тейеш. Әгәр ҙә материал бирелгән һыйҙырышлы һәм минималь үлсәмле конденсатор өсөн диэлектрик булараҡ ҡулланыла икән, тимәк, башҡа бөтә шарттар тигеҙ булғанда, был материалдың юғары диэлектрик үткәреүсәнлеге булыуы кәрәк.

Диэлектриктарҙың актив үҙенсәлектәре

Әүҙем диэлектриктар булып, диэлектрик үҙенсәлектәре ҡулланылған көсөргәнеш һәм тышҡы мөхит йоғонтоһона бәйле булған сегнетоэлектриктар, пьезоэлектриктар, пироэлектриктар, электролюминесцент материалдар, лазер техникаһында нур таратыусылар һәм ҡапҡастар өсөн материалдар, электреттар һ.б торалар.

Иҫкәрмәләр

↑ 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 (инг.) // Sci. Rep. (инг.)баш. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 7463. — DOI:10.1038/s41598-017-07982-3 — Bibcode: 2017NatSR...7.7463T — Ҡалып:Arxiv — PMID 28785071.
↑ Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown (инг.) // Sci. Rep. (инг.)баш. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 932. — DOI:10.1038/s41598-017-01007-9 — Bibcode: 2017NatSR...7..932B — 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. (билдәһеҙ) Дата обращения: 18 май 2012. Архивировано из оригинала 23 декабрь 2016 года. The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1996. ISBN 0-86341-250-5
↑ Microwave Engineering – R. S. Rao (Prof.) (инг.).
↑ Рез, 1989, с. 18

Һылтанмалар

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

Әҙәбиәт

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 (инг.) // Sci. Rep. (инг.)баш. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 7463. — DOI:10.1038/s41598-017-07982-3 — Bibcode: 2017NatSR...7.7463T — Ҡалып:Arxiv — PMID 28785071.

[4] Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown (инг.) // Sci. Rep. (инг.)баш. : journal. — 2017. — Т. 7. — № 1. — С. 932. — DOI:10.1038/s41598-017-01007-9 — Bibcode: 2017NatSR...7..932B — 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. (билдәһеҙ) Дата обращения: 18 май 2012. Архивировано из оригинала 23 декабрь 2016 года. The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1996. ISBN 0-86341-250-5

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

[Рез—1989——18-8] Рез, 1989, с. 18

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]