Государственный комитет по делам науки и высшей школы

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра электронных приборов

СБОРНИК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ «МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ И МЕТОДЫ

ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ»

ВЛАДИКАВКАЗ

О Г Л А В Л Е Н И Е

стр.

Лабораторная работа № 1

Определение относительной диэлектрической прони-

цаемости материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Лабораторная работа № 2

Измерение коэффициента термического расширения

электровакуумных стёкол . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Лабораторная работа № 3

Электрические свойства проводниковых материалов . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Лабораторная работа № 4

Определение удельных электрических сопротивлений твёрдых

диэлектриков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Лабораторная работа № 5

Исследование параметров сегнетоэлектриков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Северо-кавказский горно-

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра электронные приборы

Лаборатория материалов электронной техники

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

«Определение относительной диэлектрической

проницаемости материалов»

ВЛАДИКАВКАЗ 2010

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Овладение методикой измерения относительной диэлектрической про-ницаемости материалов, а также изучение свойств ряда диэлектриков, широ-ко применяемых в электронике.

2.ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Относительная диэлектрическая проницаемость характеризуется сте-пенью поляризации диэлектрика и оценивается приращением ёмкости кон-денсатора при замене вакуума между его пластинами данным материалом

где С_д - ёмкость конденсатора с данным диэлектриком,

С₀ – ёмкость конденсатора с вакуумом.

Абсолютная диэлектрическая проницаемость представляет собой про-изведение:

ε_а = ε₀ · ε (2)

где ε₀ – электрическая постоянная или абсолютная диэлектрическая прони-

цаемость вакуума. В системе СИ её значение составляет

10^-9/113.04 [Ф/м], что составляет 8.85·10^-12 [Ф/м].

Величина постоянной диэлектрической проницаемости различных ма-териалов определяется механизмами поляризации.

Поляризацией называют состояние диэлектрика, характеризующееся тем, что диэлектрический момент некоторого макроскопического объёма ве-щества имеет значение, отличное от нуля, что вызвано ограниченным смеще-нием связанных зарядов или ориентации их дипольных моментов под влия-нием электрического поля. Подробно механизмы поляризации рассмотрены в книге П. П. Богородицкого и В. В. Пасынкова /1/, /стр. 38-45/.

В электрических конденсаторах целесообразно применять диэлектрики с большой ε, т.к. ёмкость конденсатора определяется выражением

где S и d, соответственно, площадь пластин и расстояние между ними в метрах.

Очевидно, что диэлектрики с большим значением ε позволяют изгото-вить малогабаритные конденсаторы большой ёмкости.

При выборе диэлектрика для межэлектродной изоляции, наоборот, не-обходимо стремиться к минимальным значениям ε, т.к. с увеличением ём-кости в этом случае растут потери электрической мощности в изоляции в со-ответствии с выражением:

P = U² ·2·π·f ·C·tg δ, (4)

где U – напряжение, В

f – частота, Гц

tg δ - тангенс угла диэлектрических потерь.