Dielektrikamaterialer

Dielektrikamaterialer er isolerende materialer, der under påvirkning af et elektrisk felt polariseres og dermed lagrer elektrisk energi. De har høj resistivitet og lav ledningsevne, og de giver et praktisk middel til at afvise eller opbevare elektriske kræfter uden at lede strøm.

Vigtige egenskaber omfatter relativ permittivitet (εr), dielektrisk styrke (breakdown-voltage), og dielektrisk tab (tan δ). Egenskaberne ændrer sig med temperatur og frekvens og påvirkes af materialets kemiske sammensætning og mikrostruktur. En lav forvrængning og stabil εr over et bredt temperaturområde ønskes i mange applikationer. Praktiske valg af dielektrika afvejer også mekaniske egenskaber, termisk stabilitet og modstandsdygtighed over tid.

Klassifikationer af dielektrikamaterialer omfatter flere grupper. Keramiske dielektrika, som BaTiO3-baserede materialer og Al2O3, ofte anvendes i højkapacitetsapplikationer og som varmebestandige isolatorer. Polymeriske dielektrika, f.eks. polyethylene, polypropylene og polyimider, bruges i filmkondensatorer og som fleksible isolatorer. Væsker som transformerolie og forskellige væskedielekter anvendes til termisk og elektrisk afkøling i strømnet og transformerudstyr. Der findes også dielektriske kompositter og specialmaterialer som ferroelectric og piezoelektriske dielektrika, der giver særlige egenskaber som termo-/elektronisk respons eller høj permittivitet.

Anvendelserne spænder fra kapacitorer og elektrisk isolation i højspændingssystemer til substrater og dielektriske lag i halvlederkredsløb og optiske eller mikrobølgerelaterede komponenter. Materialeforbedringer fokuserer på høj εr kombineret med lavt tan δ, høj brudstyrke og god temperaturstabilitet. Karakterisering udføres gennem målinger afεr, tan δ, breakdown-styrke og frekvensrespons.