Найти тему
Ruslan Tarasevich

Диэлектрики в электронике Применение и физические свойства

Оглавление

Здравствуй уважаемый читатель!

Любая печатная плата электронного устройства, изоляция проводов, пластиковый корпус прибора это диэлектрики. Диэлектрики не проводят электрический ток при приложении к ним напряжения.

Конечно, если приложенное напряжение будет очень велико, то возникнет пробой материала. Подробнее об этом далее.

Диэлектрические материалы в радиотехнике

Сейчас рынок предлагает нам множество типов диэлектрических материалов : текстолит, стеклотекстолит, фторопласт, полиэтилен, вспененный полиэтилен, ПВХ, различные пластмассы (ABS) и др.

Диэлектрик FR4  текстолит
Диэлектрик FR4 текстолит

Все они разработаны под конкретное применение в электронике, имеют общие свойства и различные характеристики этих свойств. Существуют твердые, жидкие и газообразные диэлектрики.

1. Текстолит широко применяется в промышленной электронике в качестве изолирующих плат и втулок. В промышленной аппаратуре СССР из фольгированного текстолита делали печатные платы.

Фольгированный текстолит ссср
Фольгированный текстолит ссср

2. Стеклотекстолит, например FR4, применяется в бытовой и промышленной электронике т.к. обладает большей механической прочностью. Используется повсеместно в ноутбуках и блоках питания, инвертерах промышленных приборов.

Плата из текстолита в промышленном приборе
Плата из текстолита в промышленном приборе

Стеклотекстолит типа RO4000 применяют для создания модулей работающих в СВЧ диапазоне. Из этого текстолита делают антенны импортных радаров (для яхт и катеров).

Плата промышленного РПДУ из стеклотекстолита для СВЧ
Плата промышленного РПДУ из стеклотекстолита для СВЧ

3. Фторопласт широко применяется в радиочастотной технике для изготовления СВЧ кабелей, из него изготавливают изолирующие втулки, изоляторы, изолирующие втулки СВЧ разъемов. Существует и фольгированный фторопласт - типы ФАФ и флан.

Изолирующие втулки разъемов SMBJ и диэлектрическая пластина из Фторопласта
Изолирующие втулки разъемов SMBJ и диэлектрическая пластина из Фторопласта

4. ПВХ - нашел широкое применение в радиотехнике и используется для изготовления внешней изоляции радио-кабелей RG58, 213, 214, 223 и др.

Изоляция кабелей выполнена из ПВХ
Изоляция кабелей выполнена из ПВХ

5. Полиэтилен - используется в качестве изолятора между жилой и экраном коаксиального кабеля.

Полиэтилен разделяет центральную жилу и экран
Полиэтилен разделяет центральную жилу и экран

6. ABS - " конструкционный материал " - пластик обладающий высокой прочностью. Используется для создания корпусов современного радио оборудования.

Корпус выносного динамика выполнен из ABS
Корпус выносного динамика выполнен из ABS

7. Различные изолирующие материалы - изоленты, термоусадки, самоспекающиеся ленты.

8. Смолы, компаунды, целлюлоза

Применяются для заливки электронных плат после пайки для защиты от коррозии, а также для фиксации БГА микросхем

9. Слюда, кварц, керамика

Керамическая плата гибридной ИМС
Керамическая плата гибридной ИМС

Я перечислил основные, на мой взгляд, диэлектрические материалы, наиболее часто встречающиеся в радио оборудовании .

Физические свойства диэлектриков

Каждый диэлектрик можно описать следующими электрическими свойствами: электропроводность, поляризация, диэлектрические потери, электрическая прочность.

Диэлектрические материалы оказывают большое сопротивление приложенному к материалу току. При этом они имеют способность к поляризации, при этом она бывает 2-х видов : релаксационная (происходит с нагревом материала) и упругая ( без нагрева).

Графическое представление скорости разных типов поляризации диэл-ка
Графическое представление скорости разных типов поляризации диэл-ка

Поляризация - способность заряженных частиц материала выстраиваться определенным образом при приложении эл. поля. Она описывается диэлектрической проницаемостью.

В диэлектриках заряженные частицы вещества жестко связаны с атомами и могут лишь смещаться под воздействием эл. поля.

Диэл. проницаемость ε описывает реакцию диэл-ка на эл. поле.

D = ε * E , где D - эл. индукция в среде, E - напряженность эл. поля.

Например, емкость конденсатора вычисляется по формуле С = εₒ εᵣ *S /h, где εₒ - диэл. постоянная, S -площадь обкладок, h - расстояние между ними.

  • Полиэтилен относится к диэлектрикам с преимущественно электронной поляризацией. Такие диэлектрики неполярные или слабополярные вещества, применяются они в качестве ВЧ изоляторов;
  • Смолы это полярные органические диэл-ки с дипольно релаксационной поляризацией - используются в НЧ конденсаторах и в качестве НЧ изоляторов;
  • Керамика, стекло это твердые неорганические диэл-ки с ионной и релаксационной поляризацией - используются как изоляторы и в ВЧ конденсаторах ;
  • Сегнетодиэлектрики (управляемые диэлектрики) обладают всеми видами поляризации. Диэл. проницаемость сильно зависит от температуры, частоты, и других факторов. Применяются для изготовления варикапов, позисторов, терморезисторов
Нелинейная зависимость диэл. проницаемости сегнето-диэлектриков
Нелинейная зависимость диэл. проницаемости сегнето-диэлектриков

Всем спасибо за то что прочитали статью!

Смотрите также статьи по теме :

Как устроен делитель щупа осциллографа

Как устроен детекторный щуп к осциллографу СССР

Как правильно проверять радиостанции

Малошумящие РЧ транзисторы в профессиональной аппаратуре

Японский усилитель мощности радиочастоты

Узнайте о платах для производства электроники

Как прозвонить полевой транзистор

Как устроен навигационный приемник

Мое паяльное оборудование для ремонта электроники

Маломощные СВЧ разъемы MCX

Радиочастотные резисторы для СВЧ цепей

Пишите свое мнение в комментариях.

А вы уважаемые подписчики помните теорию со времен учебы в вузе?

Ставь лайк, подписывайся на канал!

Наука
7 млн интересуются