材料的介電效能
電介質：導體中含有許多可以自由移動的電子或離子。然而也有一類物質電子被束縛在自身所屬的原子核周圍或夾在原子核中間，這些電子可以相互交換位置，多少活動一些，是不能到處移動，就是所謂的非導體或絕緣體。
巨集觀物質對外電場作用的響應主要有兩種形式：電極化和電傳導。束縛電荷引起的電極化起主要作用時，這個巨集觀物質就稱為電介質。
電介質導體
導電性不導電導電
在靜電場中電子和原子核在電場力作
用下在原子範圍內作微觀
的相對位移自由電子在電場力作用下脫離所屬原子作巨集觀移動
靜電平衡時內部場強
e≠0內部場強e=0
介質的極化：
極化現象：電介質原先不顯電性，放入到電場時，由於電場的作用電介質內部物理結構發生變化，結果導致電介質內部電荷分布發生變化，出現束縛電荷，整體上對外顯現電性，這個過程稱作極化。
極化從微觀上講，一方面就是非極性質點正負電荷重心的分離，從而轉變成偶極子。另一方面，如果介質含有極性分子，則這些極性分子都可看作偶極子。在外場作用下，極性分子發生偏轉，轉向結果是每乙個極性趨勢與電場方向。
無極分子的極化是由於分子中的正負電荷中心在外電場作用下發生相對位移的結果。
有極分子的極化是由於分子偶極子在外電場的作用下發生轉向的結果。
兩類電介質極化的機制不同，但極化的巨集觀效果都是使電介質表面出現束縛電荷。
兩種極化機制：
1.電子，離子位移極化
電子位移極化：當物質原子裡的電子軌道受到外電場e的作用時，其負電荷作用中心相對於原子核產生位移，形成電矩，稱電子的位移極化。
電子軌道位移：原子中的所有電子都發生、但價電子顯著、內層電子不顯著
原子正、負電中心不再重合
電子位移極化特點：
1.範圍：一切氣體、液體及固體介質中
2.能耗：具有彈性，當外電場去掉後，依靠正、負電荷間的吸引力，作用中心又馬上會重合，對外不顯電性。不引起能量損耗
3.與頻率關係：極化速度快（電子質量小），10-14-10-15秒，在各種頻率的交變電場下均能產生，與頻率無關
4.與溫度關係：無關
5.與場強關係：極化強度與電矩的大小成正比
離子位移極化：在外電場作用下，正、負離子發生偏移，使整個分子呈現極性，正負離子的中心之間產生電矩，稱離子的位移極化。
離子位移極化特點：
1.範圍：由離子鍵構成的電介質中
2.能耗：具有彈性，當外電場去掉後，依靠正、負電荷間的吸引力，作用中心又馬上會重
合，對外不顯電性。有微量能量損耗
3.與頻率關係：極化完成時間約為l0-12-10-13s（離子較重），當交變電場的頻率低於紅外線光頻率，離子位移極化與頻率無關
4.與溫度關係：溫度對離子式極化的影響，存在著相反的兩種因素；即離子間結合力隨溫度公升高而降低，使極化程度增加；但離子的密度隨溫度公升高而減小，則使極化程度降低。通常前一種因素影響較大
5.與場強關係：極化程度與電場強度成正比
2.電子，離子和極性分子鬆弛極化（馳豫極化）
電子鬆弛極化：電子鬆弛極化是由弱束縛電子引起的極化
晶體中的晶格缺陷(熱缺陷)、雜質缺陷、非化學計量比的組分缺陷等使電子能態發生變化，出現於禁帶中的區域性能級上，形成所謂弱束縛電子
晶體中的色心、陰離子空位是乙個正電中心，能束縛電子，相似於施主能級。陽離子空位是乙個負電中心，能束縛空穴，相似於受主能級。
弱束縛電子在外電場作用下，作具有方向性的近(短)程遷移運動，形成一種極化狀態。
特徵：①.近程遷移與電子電導不同。
②.不可逆過程，與電子位移極化不同。
③.消耗能量。
離子鬆弛極化：離子鬆弛極化是由弱聯絡離子引起的極化
在完整離子晶體中離子除在正常結點，能量最低最穩定，稱之為強聯絡離子。
而在玻璃態物質、結構鬆散的離子晶體或晶體中的雜質或缺陷區域，離子自身能量較高，易於活化遷徙，這些離子稱弱聯絡離子。
離子的鬆弛極化率比電子位移極化率以及離子位移極化率大乙個數量級，因而導致較大的介電常數。
在鬆弛極化p和介電常數ε與溫度的關係中往往出現極大值？
這是因為，一方面，溫度公升高，τ減小，鬆弛過程加快，極化建立得更充分些，這時ε可公升高；另一方面，溫度公升高，極化率αt下降，使ε降低，所以在適當的溫度下，ε是有極大值的。
極性分子極化固有電矩轉向鬆弛化：分子具有固有電矩，而在外電場下，電矩的轉向所產生的電極化。
注：（1）分子的總極化率可認為是電子極化率、離子極化率和轉向極化率的總和（2）各種極化機制隨外電場變化而速度不同，頻率較低時，三種極化機制均起作用（3）隨外電場頻率增大，固有電偶極矩的取向而遲緩不能跟上電場變化，
（4）頻率再高，離子的位移也不能跟上電場變化，此時，電子位移極化起主要作用
位移極化是一種彈性的、瞬時完成的極化，不消耗能量。鬆弛極化與熱運動有關，完成這種極化需要一定的時間，並且是非彈性的，因而消耗能量。
電介質的損耗：
1、熱擊穿：電導產生的區域性過熱而引起的擊穿。電能損耗使溫度上公升並使區域性電導率增加，產生電流通道，區域性熔融或氣化而破壞。
特徵：（1）不是瞬時完成的，要有熱量聚集的過程；
（2）非本徵的，不僅與介質物性有關，還與器件幾何形狀、絕緣結構、散熱條件、電壓種類和媒質溫度等因素有關。
2、電擊穿：電擊穿，有時稱為本徵介電強度。當結構內的電子受電場作用而加速到一定速
度，以致通過碰撞而釋放出附加的電子所產生的擊穿現象。
可分為本徵電擊穿理論和「雪崩」電擊穿理論
本徵電擊穿理論：電子加速運動(動能)與晶格振動的相互作用，把能量傳遞給晶格。當其處於平衡時，介質中有穩定的電導，若電子能量大到一定值而破壞平衡，電導由穩定態變為非穩定態。
擊穿強度與試樣形狀或者試樣厚度無關!
「雪崩」電擊穿理論：晶格的破壞過程，碰撞電離後的自由電子的倍增，產生雪崩現象。電擊穿是瞬時完成的，10-7～10-8秒；
低溫下可產生，在一定溫度範圍內與溫度無關
介電材料的應用
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