dielectricen

Dielektrika sind elektrisch isolierende Materialien, die unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes polarisiert werden können und daher keinen nennenswerten elektrischen Leitstrom leiten. Sie bringen eine Verschiebungsstromkomponente in Schaltungen und beeinflussen die Kapazität von Bauelementen.

Zu den wichtigsten Eigenschaften zählen hohe Dielektrizitätsfestigkeit (Durchschlagsfestigkeit) und hoher Widerstand, sowie eine relative Dielektrizitätskonstante ε_r. Diese Konstante gibt an, wie stark ein Dielektrikum das äußere Feld abschirmt bzw. die Kapazität erhöht, verglichen mit Vakuum.

Die Polarisierung erfolgt durch unterschiedliche Mechanismen: elektronische, ionische und orientationale Polarisation. Bei Wechselspannungen ist die Reaktion frequenzabhängig. Die komplexe Permittivität ε* = ε' − jε'' beschreibt das spektrale Verhalten, wobei ε' die nutzbare Mantelfläche und ε'' die energetischen Verluste kennzeichnet. Der Verlustfaktor tanδ gibt den anteiligen Energieverlust an.

Anwendungen liegen vor allem in Kondensatoren als Dielektrikum, in der Isolierung von Kabeln sowie in Substraten und Gehäusen elektronischer Bauelemente (Keramik- und Polymerdielektrika). Typische Beispiele sind Luft und Vakuum; Glas; keramische Dielektrika wie BaTiO3; sowie Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen oder PTFE.

In der Praxis bestimmen Temperatur- und Frequenzabhängigkeiten sowie die Durchschlagsfestigkeit die Eignung eines Dielektrikums. Die Wahl des Materials beeinflusst Kapazität, Wärmeentwicklung, Zuverlässigkeit und Sicherheitsreserven von Bauelementen.