电介质的基本介电现象与功能特性

1. 电介质的基本介电现象

电介质是能建立极化现象的材料，主要特性包括电导、极化、损耗和击穿。电介质在电场作用下，能建立极化，产生感应偶极矩，这是电介质特有的性质。

电介质的电导是介质中存在的少量载流子贯穿整个介质而构成“漏泄电流”的物理现象。电导率是表征电介质电导特性的重要参数，与电场强度、温度等有关。

极化是电介质中束缚在分子内部或局部空间不能完全自由运动的电荷，在电场作用下产生局部的迁移而形成感应偶极矩的物理现象。极化强度是表征介质极化的量度，与电场强度、温度等有关。

在交变电压下，由于极化，使介质中存在电容电流和电导电流，导致介质损耗。介质损耗角正切tanδ是表征介质损耗的重要参数，与电场频率、温度等有关。

在高场强下介质的电导电流将会成指数式激烈上升，导致介质进入高导电的非平衡状态——电介质击穿现象。介质击穿场强是描述电介质耐电压特性的重要物理参数，与温度、电场形式等有关。

电介质在电场作用下发生弹性位移极化时，介质会在电场的方向有一定的伸长，产生机械变形X，与电场强度的平方成正比。此为伸长效应，所有电介质都存在的一种电-机械效应。

介质在电场作用下由于电导电流和极化吸收电流会引起发热，其发热量一般与E²成正比。此为电介质损耗，特别在高频交流电场下，此发热可变得相当明显。

光本质上是一种极高频率电磁波，当光波穿过电介质时，同样会有介质极化和能量损耗(介质吸收)的现象。光折射率n是光在真空中的速度c与在介质中的速度v之比，根据麦克斯韦尔电磁波方程有：n=c/v=√ε₀μ₀。

具有晶界的复合材料，如ZnO、SiC陶瓷等，其电导电流密度随电场强度呈非线性关系，在较高的电场强度下发生电流跃增现象——电压敏效应。此类材料可做成各种电压限制器件。

通常电介质的绝缘电阻大都随温度的上升而作指数式的下降，仍保持高阻绝缘状态。然而在二十世纪中叶人们发现：有一类材料在常温下为半导电状态，而在材料温度升到某一特定区域，绝缘电阻急剧上升达4-6个数量级，从而进入绝缘状态。即电阻正温度系数特性效应——PTC效应。