Zjawisko relaksacji dielektrycznej - równania Debye,a, czas relaksacji

Zjawisko relaksacji dielektrycznej jest zjawiskiem narastania lub zaniku polaryzacji dipolowej po włączeniu lub wyłączeniu zewnętrznego pola elektrycznego.

Do opisu tego zjawiska służy funkcja wykładnicza:

τ-stała czasowa (czas relaksacji).

τ jest parametrem opisującym właściwości dynamiczne dielektryka, zależy od temperatury w polu zmiennym

Polaryzacja w polu zmiennym:

Rozwiązaniem równań jest równanie dyspersyjne Debye’a:

ε’= Re{ε}

ε’’= Im{ε}

ε_s – reprezentuje polaryzacje dipolową – wszystkie polaryzacje

ε_∞ - reprezentuje polaryzacje dipolową – szybkie polaryzacje

Diagramy Cole-Cole - graficzna reprezentacja równań Debye’a na płaszczyźnie zmiennej

zespolonej

Elektryczne modele równoważne polaryzacji relaksacyjnej

Dielektryki z rozkładem czasów relaksacji

gdzie:

Prawo Curie – von Schweidlera

Model równoważny dielektryka stratnego

Rdc – rezystancja stałopradowa, upływnosc

R1C1– pojedynczy czas relaksacji

C_– reprezentuje rozkład czasów relaksacji

RkCk– pojemnosc wysokoczestotliwosciowa

Odpowiedz kondensatora z dielektrykiem SrTiO3(250nm)- technologia MOCVD

Pomiar współczynnika sprzężenia elektromechanicznego

Określa jaka część energii elektrycznej zamienia się w mechaniczną i odwrotnie.

; en.elektr ; en.mech. en. elektr.-mech.

Metody pomiaru: Wychodząc z układu równań:

Wyznaczamy stosunek: Piezoelektryk możemy zamodelować jako:

Znając częstotliwości oraz różnice możemy wyznaczyć współczynnik sprzężenia elektromechanicznego (k) korzystając z odpowiednich wzorów przy odpowiednich drganiach. *) przy drganiach grubościowych. *) przy drganiach poprzecznych *) przy drganiach radialnych.W celu uproszczenia pomiarów możemy zastosować uproszczony wzór. Wzór Okami: gdzie parametry a i b przyjmują odpowiednie wartości dla odpowiednich k.