Malzemeler iletkenler, izolatörler ve yarı iletkenler elektriksel iletkenlik özelliklerine göre. Her malzeme, sırasıyla atomlardan oluşan moleküllerden oluşur. Elektrik alanına maruz kaldıklarında, malzemedeki bu atomlar belirli yer değiştirmelere ve özelliklerinde değişikliklere uğrar. Ekim 1745'te, Almanya'dan Ewald Georg von Kleist tarafından bir tel kullanılarak elde tutulan bir kavanozda toplanan bir su hacmine yüksek voltajlı bir elektrostatik jeneratör bağlayarak yapılan bir deney, yükün depolanabileceğini gösterdi. Pieter van Musschenbroek bu fenomeni kullanarak “Leyden Jar” adlı ilk kapasitör icat etti. Bu buluşu destekleyen yeni malzeme özelliği 'Dielektrik' idi.

Dielektrik nedir?

Her malzeme atomlardan oluşur. Atomlar hem negatif hem de pozitif yüklü parçacıklar içerir. Atomun merkezi çekirdeği pozitif yüklüdür. Herhangi bir malzemede atomlar şu şekilde düzenlenir: dipoller sonunda pozitif ve negatif bir yük ile temsil edilir. Bu malzemeler elektrik alanına tabi tutulduğunda dipol momenti meydana gelir.

Elektrik uygulandığında iletken bir malzeme iletken olmaya başlar. Bir yalıtkan, yapısında herhangi bir serbest hareket eden elektron bulunmadığından elektrik akışına karşı çıkar. Ancak Dielektrik, elektriği iletmeyen ancak elektriğe maruz kaldığında polarize olan özel bir izolatör türüdür.

Dielektrikte Polarizasyon

Dielektrik malzemelerde, elektrik alanına maruz kaldığında, malzemede bulunan pozitif yükler, uygulanan elektrik alanı yönünde yer değiştirir. Negatif yükler, uygulanan elektrik alanının tersi yönde kaydırılır. Bu, Dielektrik polarizasyona yol açar. Dielektrik malzemede elektrik yükleri malzemenin içinden akmaz. Polarizasyon, dielektriğin genel alanını azaltır.

Dielektrik Özellikleri

Dielektrik terimi ilk olarak William Whewell tarafından tanıtıldı. İki kelimenin - 'Dia' ve 'elektrik' kombinasyonudur. Mükemmel bir dielektriğin elektriksel iletkenliği sıfırdır. Bir dielektrik, elektrik enerjisini ideal bir kapasitör gibi depolar ve dağıtır. Bir Dielektrik malzemenin temel özelliklerinden bazıları Elektrik Duyarlılığı, Dielektrik polarizasyon, Dielektrik dağılım, Dielektrik gevşeme, Ayarlanabilirlik vb .'dir.

Elektrik Duyarlılığı

Bir elektrik alanına maruz kaldığında bir dielektrik malzemenin ne kadar kolay polarize edilebileceği elektriksel duyarlılıkla ölçülür. Bu miktar aynı zamanda malzemenin elektrik geçirgenliğini de belirler.

Dielektrik Polarizasyon

Bir elektrik dipol momenti, sistemdeki negatif ve pozitif yüklerin ayrılmasının bir ölçüsüdür. Dipol momenti (M) ile elektrik alanı (E) arasındaki ilişki, dielektriğin özelliklerini ortaya çıkarır. Uygulanan elektrik alanı kaldırıldığında, atom orijinal durumuna geri döner. Bu, üstel bir bozulma biçiminde gerçekleşir. Atomun orijinal durumuna gelmesi için geçen süre Gevşeme süresi olarak bilinir.

Toplam Polarizasyon

Dielektriğin polarizasyonuna karar veren iki faktör vardır. Bunlar, dipol momentinin oluşumu ve elektrik alana göre yönelimidir. Temel dipol tipine bağlı olarak, elektronik polarizasyon veya iyonik polarizasyon olabilir. Elektronik polarizasyon P_dır-dirdipol momentini oluşturan dielektrik moleküller nötr parçacıklardan oluştuğunda oluşur.

İyonik polarizasyon P_benve elektronik polarizasyon sıcaklıktan bağımsızdır. Kalıcı dipol momentleri, farklı atomlar arasında asimetrik bir yük dağılımı olduğunda moleküllerde üretilir. Bu gibi durumlarda, yönelimsel polarizasyon P_veyagözlemlenir. Dielektrik malzemede serbest bir yük varsa, bu, Uzay yükü polarizasyonuna (P) yol açar._s. Dielektriğin toplam polarizasyonu tüm bu mekanizmaları içerir. Böylece, dielektrik malzemenin toplam polarizasyonu

P_Toplam= P_ben+ P_dır-dir+ P_veya+ P_s

Dielektrik Dağılım

P, dielektrik tarafından elde edilen maksimum polarizasyon olduğunda, t_rbelirli bir polarizasyon süreci için gevşeme süresidir, dielektrik polarizasyon süreci şu şekilde ifade edilebilir:

“n kanal geliştirme modu mosfet ”

P (t) = P [1-exp (-t / t_r)]

Gevşeme süresi farklı polarizasyon süreçleri için değişir. Elektronik polarizasyon çok hızlıdır ve bunu iyonik polarizasyon izler. Oryantasyon polarizasyonu iyonik polarizasyondan daha yavaştır. Uzay yükü polarizasyonu çok yavaştır.

Yalıtkan madde arızası

Daha yüksek elektrik alanları uygulandığında, yalıtkan iletken olmaya başlar ve bir iletken gibi davranır. Bu gibi durumlarda, dielektrik malzemeler dielektrik özelliklerini kaybeder. Bu fenomen Dielektrik Arıza olarak bilinir. Geri döndürülemez bir süreçtir. Bu, dielektrik malzemelerin arızalanmasına yol açar.

Dielektrik Malzeme Türleri

Dielektrikler, materyalde bulunan molekül tipine göre kategorize edilir. İki tür dielektrik vardır - Polar dielektrikler ve Polar olmayan dielektrikler.

Polar Dielektrikler

Polar dielektriklerde, pozitif parçacıkların kütle merkezi, negatif parçacıkların kütle merkezi ile çakışmaz. Burada dipol momenti mevcuttur. Moleküller şekil olarak asimetriktir. Elektrik alanı uygulandığında moleküller kendilerini elektrik alanla hizalar. Elektrik alan kaldırıldığında rastgele dipol momenti gözlenir ve moleküllerdeki net dipol momenti sıfır olur. Örnekler H2O, CO2 vb.

Polar Olmayan Dielektrikler

Polar olmayan dielektriklerde, pozitif parçacıkların ve negatif parçacıkların kütle merkezi çakışır. Bu moleküllerde dipol momenti yoktur. Bu moleküller simetriktir. Polar olmayan dielektriklerin örnekleri H2, N2, O2, vb.

Dielektrik Malzeme Örnekleri

Dielektrik malzemeler katılar, sıvılar, gazlar ve vakum olabilir. Katı dielektrikler, elektrik mühendisliğinde oldukça kullanılır. Satılan dielektriklerin bazı örnekleri, porselen, seramik, cam, kağıt, vs.'dir. Kuru hava, nitrojen, kükürt heksaflorür ve çeşitli metallerin oksitleri gazlı dielektrik örnekleridir. Damıtılmış su, trafo yağı, sıvı dielektriklerin yaygın örnekleridir.

Dielektrik Malzemenin Uygulamaları

Dielektriklerin bazı uygulamaları aşağıdaki gibidir:

Bunlar, enerji depolamak için kullanılır. kapasitörler .
Yarı iletken bir cihazın performansını artırmak için, yüksek geçirgenliğe sahip dielektrik malzemeler kullanılır.
Dielektrikler kullanılır Sıvı Kristal Ekranlar.
Dielektrik Rezonatör Osilatöründe seramik dielektrik kullanılır.
Baryum Strontium Titanat ince filmler, mikrodalgada ayarlanabilen cihazlarda kullanılan yüksek ayarlanabilirlik ve düşük kaçak akım sağlayan dielektriktir.
Endüstriyel kaplamalarda kullanılan parilen, alt tabaka ile dış ortam arasında bir bariyer görevi görür.
Elektrikte transformatörler Mineral yağlar sıvı dielektrik olarak kullanılır ve soğutma işlemine yardımcı olurlar.
Hint yağı, kapasitans değerini artırmak için yüksek voltajlı kapasitörlerde kullanılır.
Özel olarak işlenmiş bir dielektrik malzeme olan Electrets, mıknatıslara elektrostatik eşdeğer olarak davranır.

SSS

1). Kondansatörlerde dielektrik kullanımı nedir?

Kapasitörde kullanılan dielektrikler, elektrik alanını azaltmaya yardımcı olur, bu da gerilimi düşürür ve böylece kapasitansı arttırır.

2). Kondansatörlerde yaygın olarak hangi dielektrik malzeme kullanılır?

Kondansatörlerde cam, seramik, hava, mika, kağıt, plastik film gibi dielektrik malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır.

3). Hangi malzeme en yüksek dielektrik dayanıma sahiptir?

En yüksek dielektrik dayanımına sahip mükemmel bir vakum not edilir.

4). Tüm izolatörler dielektrik mi?

Hayır, dielektrikler izolatör gibi davransa da, tüm izolatörler dielektrik değildir.

Böylece Dielektrikler, kapasitörlerin önemli bir bölümünü oluşturur. İyi bir dielektrik malzeme, iyi bir dielektrik sabiti, dielektrik dayanımı, düşük kayıp faktörü, yüksek sıcaklık kararlılığı, yüksek depolama kararlılığı, iyi frekans tepkisine sahip olmalı ve endüstriyel işlemlere göre değiştirilebilir olmalıdır. Dielektrikler ayrıca yüksek frekanslı elektronik devrelerde hayati bir rol oynar. Malzemenin dielektrik özelliklerinin ölçülmesi, onun elektriksel veya manyetik özellikleri hakkında bilgi verir. Bir dielektrik sabiti nedir?