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            技術文章首頁 > 技術文章 > 介電常數基本常識
      
            
      
            
        
            
            
            
         
            
					 
            介電常數基本常識
            
					 
            點擊次數：7697 更新時間：2019-04-12 
            
                
            
				
            介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場，原外加電場(真空中)與終介質中電場比值即為介電常數(permeablity),又稱誘電率.如果有高介電常數的材料放在電場中，場的強度會在電介質內有可觀的下降。常用電介質的介電常數(瓷器，云母，玻璃，塑料等)見于電介質經常是絕緣體。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各種金屬氧化物。有些液體和氣體可以作為好的電介質材料。干空氣是良好的電介質，并被用在可變電容器以及某些類型的傳輸線。蒸餾水如果保持沒有雜質的話是好的電介質，其相對介電常數約為80。 一個電容板中充入介電常數為ε的物質后電容變大ε倍。電介質有使空間比起實際尺寸變得更大或更小的屬性。例如，當一個電介質材料放在兩個電荷之間，它會減少作用在它們之間的力，就像它們被移遠了一樣。當電磁波穿過電介質，波的速度被減小，有更短的波長。 相對介電常數εr可以用靜電場用如下方式測量:首先在其兩塊極板之間為空氣的時候測試電容器的電容C0。然后，用同樣的電容極板間距離但在極板間加入電介質后側得電容Cx。然后相對介電常數可以用下式計算 εr=Cx/C0 對于時變電磁場，物質的介電常數和頻率相關，通常稱為介電系數。介電常數又叫介質常數，介電系數或電容率，它是表示絕緣能力特性的一個系數，以字母ε表示，單位為法/米 附常見溶劑的介電常數(注??的為物質名稱不一定正確)H2O (水) 78.5 HCOOH (甲酸) 58.5 HCON(CH3)2 ("基酮"??) 36.7 CH3OH (甲醇) 32.7 C2H5OH (乙醇) 24.5 CH3COCH3 (丙酮) 20.7 n-C6H13OH ("多聚己醇"??) 13.3 CH3COOH (乙酸或醋酸) 6.15 C6H6 (苯) 2.28 CCl4 (四氯化碳) 2.24 n-C6H14 ("多聚己烷"??) 1.88
            1.        在主機電感端子上插上和測試頻率相適應的高Q值電感線圈（本公司 主機配套使用的LKI-1電感組能滿足要求），如：1MHz 時電感取100uH，15MHz時電感取1.5uH。
            2.        被測樣品要求為圓形，直徑50.4--52mm/38.4--40mm，這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場引起的誤差的有效辦法。樣品厚度可在1--5mm之間(當材料介電大于6的情況下建議材料≥2mm)，樣品太薄或太厚就會使測試精度下降，樣品要盡可能平整。（小于0.5mm的樣品測試，請參考附錄三，疊加測試法）
            3.        調節S916測試夾具的測微桿，使S916測試夾具的平板電容極片相接為止，按ZERO 清零按鍵，初始值設置為0。
            1. 再松開兩片極片，把被測樣品夾入平板電容上下極片之間，調節S916測試夾具的測微桿，直到平板電容極片夾住樣品止（注意調節時要用S916測試夾具的測微桿，以免夾得過緊或過松），這時能讀取的測試裝置液晶顯示屏上的數值，既是樣品的厚度D2。改變主機上的主調電容容量（旋轉主調電容旋鈕改變主調電容電容量），使主機處于諧振點（Q值大值）上。
            2. 取出S916測試夾具中的樣品，這時主機又失去諧振（Q值變?。?，此時調節S916測試夾具的測微桿，使主機再回到諧振點（Q值大值）上，讀取測試裝置液晶顯示屏上的數值記為D4.
            3. 計算被測樣品的介電常數:
                 Σ＝D2 / D4
             
            二 介質損耗測試方法與步驟
            1.    主機C0值的計算方式:
            1. 選一個適當的諧振電感接到“Lx”的兩端；
            2. 將調諧電容器調到200P左右，令這個電容是C4，
            3. 按下儀器面板的頻率搜索鍵，使測試回路諧振，諧振時Q的讀數為Q4(注：若頻率搜索未能找到高Q值諧振點，可以通過頻率旋鈕來微調頻率來達到Q值大值的諧振點；
            4. 將測試夾具接在“Cx”兩端，放入材料，上下極片夾緊材料后記住夾具顯示值，然后拿出材料，調回到夾具的顯示數值，調節主調電容，使測試電路重新諧振，此時可變電容器值為C3，Q值讀數為Q3。(注：C3數值肯定比C4要小)
            機構電容的有效電容為：Cz= C4－C3
            分布電容為機構電容CZ和電感分布電容CL（參考電感的技術說明）的和
            介質損耗系數/介質損耗正切值為
             
            2. 把S916測試夾具裝置上的插頭插入到主機測試回路的“電容”兩個端子上。
            3. 在主機電感端子上插上和測試頻率相適應的高Q值電感線圈（本公司 主機配套使用的LKI-1電感組能滿足要求），如：1MHz 時電感取100uH，15MHz時電感取1.5uH。
            4. 被測樣品要求為圓形，直徑50.4--52mm/38.4--40mm，這是減小因樣品邊緣泄漏和邊緣電場引起的誤差的有效辦法。樣品厚度可在1--5mm之間，樣品太薄或太厚就會使測試精度下降，樣品要盡可能平直。
            5. 調節S916測試夾具的測微桿，使S916測試夾具的平板電容極片相接為止，按ZERO 清零按鍵，初始值設置為0。再松開兩片極片，把被測樣品夾入兩片極片之間，調節S916測試夾具的測微桿，到的平板電容極片夾住樣品止（注意調節時要用S916測試夾具的，以免夾得過緊或過松），這時能讀取的測試裝置液晶顯示屏上的數值，既是樣品的厚度D2，改變主機上的主調電容容量，使主機處于諧振點（Q值大值），然后按一次 主機上的小數點（tgδ）鍵，在顯示屏上原電感顯示位置上將顯示C0= x x x(C0=Cz+CL電感分布電容)需要手動輸入，記住厚度D2的值，此時顯示數值為C2和Q2。
            6. 取出S916測試夾具中的樣品，（保持S916測試夾具的平板電容極片之間距不變）這時主機又失去諧振（Q值變?。俑淖冎鳈C上的主調電容容量，使主機重新處于諧振點（Q值大值）上。
            7. 注意：多次測試同一個材料時，要求保持每次材料厚度的讀數一致。
            8. 第二次按下 主機上的小數點（tgδ）鍵，顯示屏上原C2和Q2顯示變化為C1和Q1，同時顯示介質損耗系數tn =．x x x x x ，即完成測試。
            9. 出錯提示，當出現tn =  NO 顯示時，說明測試時出現了差錯，發生了Q1 ≤ Q2和C1 ≤ C2的錯誤情況。
             
            附錄 一
            顯示數據介紹：
             
            C1
            材料拿出后，諧振時測得的電容值
            C2
            材料在夾具中，諧振時測得的電容值
            Q1
            材料拿出后，諧振時測得的Q值
            Q2
            材料在夾具中，諧振時測得的Q值
            CZ
            主機+測試夾具測得的結構電容值
            CL
            標準電感的分布電容值
            C0
            結構電容值+電感的分布電容值
            D2
            材料的厚度
            tn
            介質損耗系數/介質損耗正切值
             
            附錄 二
            LKI-1電感組
            LKI-1型電感組共包括不同電感量的電感9個，凡儀器在進行測試線圈的分布電容量，電容器的電容量，高頻介質損耗，高頻電阻和傳輸線特性阻抗等高頻電路和元件的電性能時，必須用電感組作輔助工具。
            本電感組有較高Q值，能使儀器測量時得到尖銳諧振點，因而增加其測量的準確度，各電感的有關數據如下表：
            電感No
            電感量
            準確度%
            Q值≥
            分布電容約略值
            諧振頻率范圍 MHz
            適合介電常數測試頻率
            QBG-3E
            AS2853A
            1
            0.1μH
            ±0.05μH
            180
            5pF
            20~70
            31~103
            50MHz
            2
            0.5μH
            ±0.05μH
            200
            5pF
            10~37
            14.8~46.6
            15MHz
            3
            2.5μH
            ±5%
            200
            5pF
            4.6~17.4
            6.8~21.4
            10MHz
            4
            10μH
            ±5%
            200
            6pF
            2.3~8.6
            3.4~10.55
            5MHz
            5
            50μH
            ±5%
            180
            6pF
            1~3.75
            1.5~4.55
            1.5MHz
            6
            100μH
            ±5%
            200
            6pF
            0.75~2.64
            1.06~3.20
            1MHz
            7
            1mH
            ±5%
            150
            8pF
            0.23~0.84
            0.34~1.02
            0.5MHz
            8
            5mH
            ±5%
            130
            8pF
            0.1~0.33
            0.148~0.39
            0.25MHz
            9
            10mH
            ±5%
            90
            8pF
            0.072~0.26
            0.107~0.32
            0.1MHz
            10
            15nH
            ±10%
            40
            0
             
            ≥100
            100MHz
             
            附錄 三
            粘性材料以及超薄材料的測試方法
            一  如何測試帶粘性超薄絕緣材料的介電常數
            1 用錫箔紙覆膠在材料的兩面，上下層錫箔紙不能接觸。錫箔紙厚度為DX;
            2 超薄材料需要疊加：疊加方式如下
                                               250μ貼合6層后測試；
            200μ貼合8層后測試；
            175μ貼合9層后測試；
            125μ貼合12層后測試；
            100μ貼合15層后測試；
            75μ貼合20層后測試；
            50μ貼合30層后測試。
            3 計算公式 
              Σ＝(D2-2*DX)/D4
            4 介質損耗系數測試同理