ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

А. Основні джерела:

1. Андрушків Б.М., Кузьмін О.Є. Основи менеджменту. – Львів: Світ,1995. – с.47-95.

2. Ансофф И. Стратегическое управление: Сокр. пер. с англ. – М.: Экономика, 1989. – с.344-384.

3. Герчикова И.Н. Менеджмент: Учебник. – М.: Банки и биржи, ЮНИТИ,1994. – с.106-146, 200-214.

4. Жигалов В.Т., Шимановська Л.М. Основи менеджменту і управлінської діяльності: Підручник. – К.: Вища школа, 1994. – с.72-79.

5. Менеджмент организации: Учеб. пособие. Румянцева З.П. и др. – М.: ИНФРА-М.1995, с.81-99.

6. Мескон М.Х., Альберт М., Хедоури Ф. Основы менеджмента: Пер. с англ. – М.: Дело, 1992, с. 307-358.

7. Фалмер Р. Энциклопедия современного управления (в пяти томах). Т.2. Организация как функция управления. – М.: ВИПКэнерго, 1992, с.6-41.

8. Хміль Ф.І. Менеджмент: Підручник. – К.: Вища школа, 1995, с.53-56, 70-77.

Б. Додаткові джерела:

1. Секреты умелого руководителя / Сост. И.В.Липсиц. – М.: Экономика, 1991, с.27-34.

2. Коно Т. Стратегия и структура японских предприятий: Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1987.

3. Жданова Л.А. Организация и управление капиталистической промышленной фирмой: Учебник. – М.: Изд-во УДН,1987, с.29-58.

4. Мельник М.В. Анализ и оценка систем управления на предприятиях. – М.: Финансы и статистика,1990, с.50-70, 89-98.

5. Организационные структуры управления промышленными корпорациями США. Теория и практика формирования. – М.: Наука,1983. – 349с.

6. Янг С. Системное управление организацией: Пер. с англ. – М.: Сов. радио,1972, с.395-420.

7. Совершенствование организационных структур управления предприятий и производственных объединений. – М.: Экономика,1991, с.5-39.

8. Васильев Ю.П. Управление развитием производства: (Опыт США). – М.: Экономика, 1989, с.11-58, 207-236.

РАЗДЕЛ II ДИЭЛЕКТРИКИ

ГЛАВА 5

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Диэлектрики (от греч. dia – через, сквозь и англ. electric – электрический) – вещества, плохо проводящие электрический ток. Термин «диэлектрик» введен Фарадеем для обозначения веществ, в которые проникает электрическое поле. Электропроводность диэлектриков по сравнению с металлами очень мала. Их удельное электрическое сопротивление r ~ 10⁶–10¹⁵ Ом×м. Между полупроводниками и диэлектриками нет резкой границы. Вещества с шириной запрещенной зоны Е_g < 3 эВ условно относят к полупроводникам, а с Е_g > 3 эВ – к диэлектрикам.

5.1 Механизмы проводимости

Теория проводимости диэлектриков основана на фундаментальных уравнениях Максвелла, связывающих характеристики электромагнитного поля и плотности электрических зарядов и токов, которые возникают в веществе под действием этого поля. В дифференциальной форме она имеют вид:

(5.1)

где E и H – напряженности электрического и магнитных полей; D и B – векторы электрической и магнитной индукции; j – плотность тока проводимости; – плотность тока смещения; r – плотность заряда в точке среды с координатами (x, y, z). Дивергенцией векторного поля D (аналогично для В) является скалярная величина . Ротором (вращательной составляющей) векторного поля Е (аналогично для Н) является вектор:

где i, j, k – единичные векторы, направленные вдоль координатных осей x, y, z.

Первое уравнение Максвелла свидетельствует о том, что изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле. Согласно второму уравнению, источниками магнитного поля являются токи проводимости и токи смещения (последние обусловлены поляризацией диэлектрика и возникновением объемного заряда под действием поля Е). Третье уравнение показывает, что источником поляризации служат электрические заряды в веществе, а четвертое уравнение свидетельствует об отсутствии в нем источников магнитного поля, т.е. магнитных зарядов.

Величины, входящие в уравнение Максвелла, не являются независимыми, и между ними существует связь в виде так называемых «материальных» уравнений, характеризующих электрические и магнитные свойства веществ:

(5.2)

где e₀ и m₀ – электрическая и магнитная постоянные; e и m – диэлектрическая и магнитная проницаемость; g – удельная электрическая проводимость вещества.

Прохождение электрического тока через диэлектрик обусловливает кинетические изменения объемного заряда и напряженности электрического поля Е в веществе. Поэтому вектор плотности полного тока j_полн включает плотности тока проводимости и тока смещения:

j_полн = j + j_см = gЕ + . (5.3)

Таким образом, прохождение тока через диэлектрик характеризуется системой взаимосвязанных уравнений (5.1 ÷ 5.3), решение которой позволяет при заданных граничных и начальных условиях распределения зарядов и токов определить в любой точке вещества в момент времени t напряженности электрического и магнитного полей, векторы плотности тока проводимости и тока смещения, векторы электрической и магнитной индукции.

Различают три основных механизма электропроводности диэлектриков: электронный, поляронный и ионный.

При комнатной и более низких температурах концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике очень мала, а собственная проводимость диэлектриков в отличие от полупроводников, ничтожна. При наличии в диэлектрике примесных атомов свободные носители заряда могут появиться в результате термической активации примесных уровней. Так же как и в полупроводниках, носителями заряда в этом случае могут быть электроны и дырки. При приложении к диэлектрику электрического поля свободные носители ускоряются, обусловливая электропроводность. Такой механизм электропроводности в диэлектриках называют электронным. Очевидно, что вследствие низкой концентрации электронов (дырок) электронная проводимость диэлектриков незначительна. Для разных веществ она колеблется от 10^–8 до 10^–20 См/м. Механизм генерации носителей может быть не только тепловым. Электроны проводимости в диэлектрике могут появиться в результате облучения светом, быстрыми частицами, а также вследствие воздействия сильных электрических полей.

Температурная зависимость электронной проводимости диэлектриков достаточно хорошо описывается выражением

g = g₀exp , (5.4)

где E_g – ширина запрещенной зоны. Вид зависимости g(Т) определяется двумя факторами: концентрация носителей изменяется с температурой по экспоненциальному закону, а их подвижность меняется более медленно. Во многих диэлектриках подвижность электронов и дырок в сотни и даже в тысячи раз ниже, чем в полупроводниках. Это вызвано тем, что электроны находятся в этих веществах в связанном состоянии, образуя квазичастицы – поляроны. Таким образом, кроме электронного механизма проводимости в диэлектриках может существовать иной механизм переноса заряда – поляронный.

Полярон – квазичастица, представляющая собой электрон проводимости (или дырку), движущийся вместе с вызванной им деформацией кристаллической решетки. Поляронная проводимость возникает в диэлектрике, когда под действием внешнего электрического поля связанный электрон может перемещаться только вместе с поляризованной им областью.

Поляронная проводимость характерна для ионных кристаллов, где кулоновское взаимодействие между электронами и ионами, образующими кристаллическую структуру, особенно велико. Поскольку в поляроне электроны проводимости находятся в связанном состоянии, их эффективная масса в тысячи раз превышает значения, характерные для металлов и полупроводников. Соответственно подвижность носителей заряда в диэлектриках в тысячи раз меньше, чем в металлах и полупроводниках.

В зависимости от силы электрон-фононного взаимодействия различают поляроны большого или малого радиуса. Поляроны большого радиуса (ПБР) образуются, когда электрон-фононное взаимодействие слабое. В этом случае область искажения решетки вокруг электрона значительно больше параметра элементарной ячейки кристалла. Тем не менее, при движении электрона вместе с ним движется и вся искаженная область. Это приводит к значительному уменьшению подвижности ПБР, которая определяется выражением

(5.5)

где d – константа, е – заряд электрона, m* – эффективная масса электрона, w₀ – частота оптических фотонов.

При сильном электрон-фононном взаимодействии область искажений соизмерима с параметром решетки, что соответствует образованию полярона малого радиуса (ПМР). Из-за сильного взаимодействия электрона с решеткой ПМР оказывается очень стабильным. За счет тепловых флуктуаций ПМР перемещается в кристалле «прыжками» из одного положения в другое. Если к диэлектрику приложено электрическое поле, то прыжки ПМР становятся направленными, т.е. возникает прыжковая проводимость. Подвижность ПМР чрезвычайно мала и зависит от температуры:

(5.6)

где а – постоянная решетки, DЕ – энергия активации «прыжка».

В некоторых диэлектриках доминирующей является ионная проводимость, при которой ток переносится положительными или отрицательными ионами. Если диэлектрик обладает ионной проводимостью, то в постоянном электрическом поле осуществляется не только перенос заряда, но и перенос вещества. Ионная проводимость обусловлена перемещением собственных и примесных ионов. Возможность перемещения ионов по кристаллу связана с наличием структурных дефектов в кристаллической решетке. Если в кристалле есть вакансия, то под действием поля соседний ион может занять ее, во вновь образовавшуюся вакансию может переместиться следующий ион и т.д. Перемещение ионов (собственных или примесных) может происходить также по междоузлиям.

С ростом температуры диэлектрика ионная проводимость возрастает примерно по экспоненциальному закону, т.е. зависимость lng = f (1/T) может быть представлена в виде прямой линии. Часто ионная проводимость диэлектрика реализуется по двум механизмам: при низких температурах она обусловлена примесями, а при высоких – связана с перемещением основных ионов вещества. Зависимость g(T) в этом случае имеет вид:

g = А₁ exp + А₂ exp , (5.7)

где А₁ и А₂ – коэффициенты, не зависящие от температуры Т, Е₁ и Е₂ – энергии активации двух механизмов проводимости. График функции (5.7) в логарифмических координатах состоит из двух отрезков с разными наклонами к оси температур (рис. 5.1). Высокотемпературный участок кривой (второе слагаемое уравнения 5.7) характеризует собственную проводимость кристалла. График в низкотемпературной области имеет более слабый наклон (E₁ < E₂), так как проводимость диэлектрика при этих температурах определяется в основном природой и концентрацией примесей в кристалле. Низкотемпературную проводимость характеризуют как «структурно чувствительную», или примесную.

Электрический ток через диэлектрик пропорционален напряженности приложенного электрического поля в соответствии с законом Ома. Однако в достаточно сильных полях ток нарастает быстрее, чем по закону Ома. При некотором (критическом) значении напряженности поля Е_пр происходит резкое увеличение плотности тока через образец.

Каждый диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свойства изоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением, а соответствующее значение напряженности поля – электрической прочностью диэлектрика. Пробивное напряжение обозначается U_пр и измеряется чаще всего в киловольтах.

Электрическая прочность определяется величиной пробивного напряжения, отнесенного к толщине диэлектрика h в месте пробоя, т. е. выражается пробивной напряженностью поля:

E_пр= U_пр / h. (5.8)

В системе СИ электрическая прочность выражается в вольтах, деленных на метры (В/м), практически же пользуются другой размерностью – киловольтами, деленными на сантиметр (кВ/см) или мегавольтами, деленными на метр (табл. 5.1).

Пробой диэлектриков может вызываться как чисто электрическими, так и тепловыми, а в некоторых случаях и химическими процессами, возникающими в них под действием электрического поля. При пробое почти весь ток течет через образец по узкому каналу (так называемое шнурование тока).

Таблица 5.1 Удельное сопротивление и электрическая прочность диэлектриков

Различают тепловой и электрический пробой твердых диэлектриков. При тепловом пробое с ростом плотности тока растет температура образца, что приводит к увеличению числа подвижных носителей заряда и уменьшению удельного электрического сопротивления диэлектрика. При электрическом пробое рост поля Е инициирует генерацию носителей заряда. Пробою в диэлектриках способствуют дефекты кристаллической структуры, на которых возникают локальные поля, напряженность которых может существенно превысить напряженность приложенного поля.

Электрическая прочность жидких диэлектриков (нефтяные масла, кремнийорганические жидкости и т.п.) в сильной степени зависит от чистоты жидкости. Наличие примесей и загрязнений существенно понижает электрическую прочность. Электрическая прочность чистых однородных жидких диэлектриков близка к Е_пр твердых диэлектриков.

5.2 Поляризация

Поляризация – одно из фундаментальных свойств диэлектриков, заключающееся в нарушении статистически равновесного распределения в веществе заряженных частиц и появлении отличного от нуля результирующего электрического момента. Диэлектрик может поляризоваться под воздействием электрического поля или обладать спонтанной (самопроизвольной) поляризацией.

5.2.1 Основные понятия

Различают макроскопическую и микроскопическую характеристики поляризации. Микроскопической характеристикой является поляризуемость частицы (например, атома или молекулы), определяющая электрический момент, приобретаемый частицей в электрическом поле. К числу макроскопических параметров, характеризующих совокупность большого числа атомов, относят поляризованность диэлектрика и относительную диэлектрическую проницаемость.

Поляризованность Р (поляризация или вектор поляризации или интенсивность поляризации) – это величина, количественно характеризующая явление поляризации, равная пределу отношения электрического дипольного момента некоторого объема вещества к этому объему, когда последний стремится к нулю. Поляризованность в подавляющем большинстве случаев (у так называемых линейных диэлектриков) прямо пропорциональна напряженности электрического поля в данной точке диэлектрика:

Р = e₀cЕ, (5.9)

где e₀ = 8,854 Ф/м – электрическая постоянная; c - диэлектрическая восприимчивость (безразмерный параметр). Произведение e₀c (абсолютная диэлектрическая восприимчивость) характеризует способность диэлектрика поляризоваться, является скалярной величиной для изотропного вещества и тензорной для анизотропного. У нелинейных («активных») диэлектриков для которых характерна доменная поляризация (например, у сегнетоэлектриков), пропорциональности между векторами Р и Е нет.

Иногда вместо вектора Р используют вектор электрической индукции D(электрическое смещение):

D = e₀Е + Р. (5.10)

Количественно способность вещества к поляризации оценивают его относительной диэлектрической проницаемостью e (слово «относительная» в названии этого термина для краткости опускают), связывающей векторы электрического смещения и напряженности поля соотношением D = e₀eЕ. Сопоставление этого выражения с (5.9) и (5.10) дает связь между диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью: e = 1 + c. Величина c для любого вещества, кроме вакуума, положительна. Для вакуума c = 0, следовательно, e = 1. Величины c и e – основные характеристики диэлектриков. В табл. 5.2 приведены значения e некоторых веществ (при 20 °С или при температуре, указанной в скобках).

В переменных электрических полях поляризация диэлектрика не успевает следовать за полем и между колебаниями векторов Р и Е появляется разность фаз d. В этом случае диэлектрическую проницаемость представляют комплексной величиной e = e' – ie'', где i = , а e' и e'' зависят от частоты переменного электрического поля. Абсолютная величина определяет амплитуду колебаний вектора индукции D, а отношение e''/e' – диэлектрические потери. Диэлектрические потери характеризуют рассеяние (диссипацию) энергии, которая выделяется в диэлектрике в виде теплоты при приложении к нему переменного электрического поля. Мерой диэлектрических потерь служит tgd =e''/e'. Так же как и e, tgd является макроскопической характеристикой диэлектрика.

Таблица 5.2 Диэлектрическая проницаемость веществ

Микроскопическая характеристика поляризации – поляризуемость – связывает электрический момент частицы m, индуцированный действующим на нее электрическим полем, и напряженность этого поля:

m = aЕ ', (5.11)

где a – поляризуемость, Ф×м²; Е ' – напряженность внутреннего поля в образце, которая, вообще говоря, не равна напряженности Е внешнего поля, зависящей от приложенного напряжения, толщины диэлектрического образца и формы поля.

5.2.2 Механизмы поляризации

Совокупность частиц диэлектрика, способных смещаться или ориентироваться под действием внешнего электрического поля, можно разделить на два вида: упруго (сильно) связанные и слабо связанные. Смещению упруго связанной частицы из положения равновесия, около которых она совершает тепловые колебания, препятствует квазиупругая сила. Последняя возникает под действием внешнего электрического поля, обусловливающего смещение электронной оболочки и ядра в атомах, атомов в молекулах, заряженных ионов в кристаллах, дипольных молекул в молекулярных кристаллах.

Слабо связанные частицы имеют несколько положений равновесия, в каждом из которых они могут находиться с определенной вероятностью. Частота перехода частицы из одного положения в другое определяется высотой потенциального барьера между равновесными состояниями и температурой диэлектрика. При наложении внешнего электрического поля изменяются энергия частиц и вероятность их пребывания в равновесных состояниях. В результате появляется асимметрия в распределении заряженных частиц, т.е. диэлектрик поляризуется. Основную роль в этом процессе играет тепловое движение структурных единиц вещества, которое с одной стороны, способствует перемещению (ориентации) заряженных частиц, с другой – препятствует их полному разделению или локальной ориентации.

В соответствии с этими представлениями поляризацию разделяют на два типа – упругую и релаксационную (в зависимости от того, на какое расстояние смещаются частицы) и на несколько видов (в зависимости от того, какие частицы смещаются), см. табл. 9.2.

Упругая (деформационная) поляризация характерна для неполярных диэлектриков и вызвана сдвигом носителей заряда относительно друг друга в направлении поля. Наиболее распространенный вид упругой поляризации – электронная поляризация, возникающая вследствие упругого смещения и деформации электронных оболочек относительно ядер в атомах диэлектрика (рис. 5.2, а). Электронную поляризацию можно назвать универсальной, поскольку она наблюдается у всех без исключения диэлектриков, независимо от их состава, строения, агрегатного состояния и от возможности появления в диэлектрике других видов поляризации.

Особенностью электронной поляризации является чрезвычайно короткое время ее установления (10^–15–10^–14 с). Поэтому диэлектрическая проницаемость диэлектриков, обладающих только электронной поляризацией, при переменном напряжении практически не зависит от частоты внешнего поля. При электронной поляризации в диэлектрике не происходит необратимого поглощения энергии.

Диэлектрическая проницаемость неполярных диэлектриков с одним только электронным видом поляризации

(5.12)

где n – показатель преломления диэлектрика. То, что равенство (5.12) действительно соблюдается для диэлектриков, которые практически можно считать неполярными, видно из табл. 5.3, в которой приведены параметры некоторых неполярных диэлектриков, находящихся в разных агрегатных состояниях (при нормальных давлении и температуре).

Другим видом упругой поляризации является ионная поляризация, обусловленная упругим смещением в электрическом поле разноименно заряженных ионов относительно положения равновесия. Время установления ионной поляризации больше, чем электронной и составляет 10^–13–10^–11 с. Ионная поляризация характерна для ионных кристаллов, например для каменной соли (рис. 5.2, б). При сильно выраженной ионной поляризации в диэлектрике не соблюдается закономерность (5.12), присущая электронной поляризации. В этом случае , например, у хлористого натрия e = 6,0, а Ионная поляризация диэлектриков обусловливает зависимость диэлектрической проницаемости от температуры. В большинстве случаев при интенсивной ионной поляризации диэлектрики имеют положительный температурный коэффициент ТКe = de/(edT). Это объясняется тем, что при повышении температуры ослабляется связь между ионами и облегчается смещение ионов в электрическом поле. В результате диэлектрическая проницаемость ионных кристаллов увеличивается с ростом температуры.

Таблица 5.3 Значения n² и e для неполярных диэлектриков

В целом процессы электронной и ионной упругой поляризации сходны, поскольку имеют деформационную природу. Оба процесса характеризуются уже отмеченной высокой скоростью установления поляризации и тем, что упругая поляризация не обусловливает необратимое рассеяние энергии на низких частотах, т.е. не вызывает диэлектрических потерь.

Релаксационная (тепловая) поляризация объединяет несколько видов поляризации, связанных с неупругими перемещениями зарядов в диэлектриках. Если слабо связанными частицами являются дипольные молекулы вещества, способные ориентироваться под действием внешнего электрического поля, то в диэлектрике возникает дипольная (ориентационная) поляризация. Перемещение в диэлектрике слабо связанных ионов (электронов) вызывает ионную (электронную) тепловую поляризацию, которая не идентична ионной или электронной упругой поляризации.

Дипольная поляризация возникает из-за преимущественной ориентации электрических моментов диполей в направлении внешнего поля, что характерно для большого класса дипольных (полярных) диэлектриков, молекулы которых и без внешнего поля обладают дипольным моментом. Ориентация диполей сопровождается преодолением сил взаимодействия между молекулами, на что расходуется энергия и время. Время t установления дипольной поляризации (время релаксации) зависит от размеров молекул, вязкости вещества, электрического взаимодействия частиц и может составлять от долей секунды до сотен часов.

В отличие от полярных молекул квазидиполи, образуемые слабо связанными ионами или электронами, меняют свою ориентацию в результате перескоков ионов (электронов) из одного равновесного положения в другое. Время между перескоками и есть время релаксации частиц диэлектрика. В электрическом поле на каждую заряженную частицу диэлектрика, хаотически меняющую свое положение, будет действовать дополнительная сила, «перебрасывающая» частицы в определенном направлении. В результате диэлектрик поляризуется.

Релаксационная поляризация диэлектрика, содержащего релаксирующие частицы любого вида (диполи, ионы, электроны), происходит во времени по экспоненциальному закону:

P(t) = P₀(1 – e^–t/t), (5.13)

где P₀ – стационарное (установившееся) значение поляризации, t – время релаксации. После удаления из поля поляризованность диэлектрика уменьшается по закону:

P(t) = P₀e^–t/t, (5.14)

Время релаксации t этого процесса равно промежутку времени, в течение которого поляризованность уменьшается в е раз, т.е. P(t) = P₀ /e » P₀/3.

Энергетическая модель релаксационной поляризации слабо связанного иона дает следующую формулу для времени релаксации:

, (5.15)

где n₀ – частота собственных (тепловых) колебаний иона в положении равновесия; U₀ – высота потенциального барьера между положениями равновесия. Таким образом, чем выше потенциальный барьер и ниже температура диэлектрика, тем больше время релаксации.

В отличие от большинства низкомолекулярных соединений, где возможен только один процесс электрической релаксации, полярные полимеры характеризуются как минимум двумя областями максимумов диэлектрических потерь. Связано это с тем, что в полимерах в тепловом движении самостоятельно участвуют две структурные единицы: цепная молекула и звено – отдельная характерная группа атомов, входящая в состав цепи. Низкотемпературный процесс электрической релаксации (дипольно-групповой или b-процесс) связан с движением групп малого размера и характеризуется энергией активации 42–84 кДж/моль. Высокотемпературная область релаксации (дипольно-сегментальный или a-процесс) соответствует специфической форме подвижности структурных единиц, присущей только высокомолекулярным веществам, а именно взаимообусловленному движению сегментов цепи без нарушения их внутренней конформации. Энергия активации дипольно-сегментального процесса релаксации лежит в пределах 126–420 кДж/моль.

В некоторых неорганических диэлектриках, в частности в керамических материалах и стеклах, наблюдается миграционная поляризация, обусловленная перераспределением свободных зарядов в объеме диэлектрика под действием внешнего поля. Слабо связанные ионы, перемещаясь в диэлектрике под действием поля, не доходят до электродов и закрепляются на некотором расстоянии от исходного центра теплового колебания. Возникающий в процессе поляризации ток (так называемый абсорбционный ток) спадает со временем, поскольку образующийся в диэлектрике объемный заряд создает поляризационное электрическое поле, направленное противоположно приложенному. Время установления миграционной поляризации может быть значительно больше, чем при поляризации ионного смещения, и неодинаково для разных диэлектриков.

При воздействии электрического поля на сегнетоэлектрики наблюдается доменная поляризация. Сегнетоэлектрики характеризуются наличием однородно поляризованных областей – доменов, дипольные моменты которых в отсутствие электрического поля имеют неоднородную направленность (см. 8.3). Сами домены обладают спонтанной поляризацией, возникающей самопроизвольно, без внешних воздействий. При наложении поля происходит преимущественная ориентация доменов в одном направлении, что приводит к поляризации сегнетоэлектрика.

Все сегнетоэлектрики обладают пьезоэлектрическими свойствами. Пьезоэффект обусловлен возникновением электрической поляризации в некоторых кристаллах при их деформировании (так называемая пьезоэлектрическая поляризация). Пьезоэлектрическими свойствами обладают некоторые природные кристаллические минералы (кварц, турмалин) и керамики.

При длительном действии постоянного электрического поля все виды поляризации, присущие данному диэлектрику, успевают установиться. Тогда вклад в диэлектрическую проницаемость e вносят как «быстрые», так и «медленные» механизмы поляризации. В переменном электрическом поле с увеличением частоты n начинают запаздывать сначала самые медленные, а затем другие виды поляризации. Это приводит к зависимости диэлектрической проницаемости от частоты поля (так называемая дисперсия e).

Общий вид зависимости e(n) показан на рис. 5.3. В области низких частот вклад в диэлектрическую проницаемость вносят все виды поляризации. В диапазоне радиочастот перестают вносить вклад в e тепловые механизмы поляризации (электронная, ионная и дипольная). При частотах, соответствующих инфракрасной области спектра , происходит запаздывание ионной упругой поляризации. В области оптических частот диэлектрическая проницаемость обусловлена только электронной упругой поляризацией. При столь высоких частотах из-за инерционности никакие другие виды поляризации не успевают установиться. В полях с частотами выше n₄ поляризация уже невозможна и e = 1.

В области высоких частот диэлектрики обладают особым видом поляризации – резонансной поляризацией. Ей соответствуют диэлектрические потери, связанные с резонансом между частотой действующего на диэлектрик внешнего электрического поля и частотой собственных колебаний электронов или ионов.