dielektriset

Dielektriset, auch als Dielektrika bezeichnet, sind elektrische Isolatoren, die unter normalen Betriebsbedingungen keine elektrische Leitfähigkeit signifikant zeigen. In einem angelegten elektrischen Feld polarisieren sich ihre Moleküle oder ihre Elektronenhüllen, wodurch Energie gespeichert wird. Dielektrika werden durch ihre relative Dielektrizitätskonstante εr charakterisiert, die angibt, wie stark das Material Feldlinien im Vergleich zu Vakuum abbaut, sowie durch die Durchschlagsfestigkeit und den Verlustfaktor tan δ, der den Wärmeverlust im Feld angibt. Die Eigenschaften hängen stark von Frequenz, Temperatur und Zusammensetzung ab.

Die Polarisation erfolgt durch verschiedene Mechanismen: elektronische Polarisation (Verschiebung der Elektronenhülle), ionische Polarisation (Gitterteilchen verschieben sich relativ zueinander), orientierbare Dipole in polaren Molekülen sowie Raumladungs- und Grenzschichtpolarisation. Bei hohen Frequenzen dominiert die elektronische Polarisation, während bei niedrigeren Frequenzen orientierbare Dipole und Raumladungen eine größere Rolle spielen.

Dielektrika lassen sich grob in unpolare und polare Dielektrika unterscheiden; ferner gibt es ferroelektrische, keramische, polymerische und Hoch-k-Dielektrika (High-k) für die Mikroelektronik. Typische Anwendungen umfassen Kondensatoren, die Isolation von Kabeln, Substrate in Halbleiterbauelementen sowie optische Dielektrika in der Photonik.

Beispiele für Dielektrika sind Glas, Quarz, Keramiken, Mica, Luft, Vakuum sowie polymerische Kunststoffe wie Polyethylen, Polyvinylchlorid und Epoxidharze.