Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, т.е. с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных емкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определенной емкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.
1. Газообразные и жидкие диэлектрики
К пассивным относятся электроизоляционные, конструктивные и конденсаторные диэлектрические материалы, органические полимерные диэлектрики, композиционные порошковые пластмассы, слоистые диэлектрики, электроизоляционные лаки и компаунды, неорганические стекла и ситаллы, керамика.
Основное назначение жидких диэлектриков - это повышение электрической прочности изоляции, вследствие заполнения пор в волокнистой изоляции и промежутков между деталями силовых трансформаторов, отвод тепла от обмоток и сердечников трансформаторов, гашение дуги в выключателях, заливка и пропитка бумажных конденсаторов, пропитка изоляции силовых кабелей и их изоляция.
Нефтяные масла (трансформаторное, конденсаторное, кабельное) сравнительно дешевы и могут производиться в больших количествах, при высокой степени очистки обладают хорошими электроизоляционными свойствами. Трансформаторное масло применяется для заливки силовых трансформаторов. Конденсаторное масло имеет более высокую степень очистки и применяется для пропитки бумажных и пленочных конденсаторов. При пропитки бумаги повышается диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность, уменьшаются габариты, масса и стоимость конденсатора. Кабельные масла используют для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей. Это повышает электрическую прочность изоляции и улучшает отвод тепла. Синтетические жидкие диэлектрики превосходят нефтяные масла по своим свойствам. Они имеют более высокие значения Епри e. Применяются для пропитки конденсаторов (совтол) и заливки трансформаторов (совтол).
2. Органические полимерные диэлектрики
Полимеры - это высокомолекулярные соединения, которые получают в результате объединения друг с другом молекул более простых по своему составу веществ - мономеров. Реакцию образования полимера из мономера называют полимеризацией. При полимеризации увеличивается молекулярная масса, возрастает температура плавления и кипения, повышается вязкость.
3. Композиционные порошковые пластмассы и слоистые диэлектрики
Композиционные порошковые диэлектрики, предназначенные для изготовления изделий методом горячего прессования или литья под давлением, состоят из связующего вещества (искусственной смолы - пространственного или линейного полимера) и наполнителей (древесной муки, очесов хлопчатника, каолина, кварцевого песка, стекловолокна и т.д.) с добавками красителей и пластификаторов. Наполнитель улучшает электрические и механические свойства изделия. В качестве связующего вещества используют формоальдегидные, эпоксидные, кремнеорганические и другие смолы. Среди композиционных пластмасс наилучшими электрическими свойствами обладают пластмассы на основе анилиноформоальдегидной смолы, наилучшими декоративными аминопласты (пластмассы на основе карбамидных смол), им можно придавать любую яркую окраску, в то время как фенолформоальдегидные пластмассы окрашивают только в коричневый или черный цвет. Кремнеорганические смолы используют для получения нагревостойких (до 300°C ) пластмасс.
4. Электроизоляционные лаки и компаунды
Лаки и компаунды относятся к твердеющим электроизоляционным материалам. Лаки - это коллоидные растворы смол, битумов, высыхающих масел, составляющих основу лака в летучих растворителях. При сушке лака растворитель улетучивается, а лаковая основа переходит в твердое состояние, образуя (в тонком слое) лаковую пленку. По применению электроизоляционные лаки подразделяют на пропиточные, покрывные и клеящие.
Пропиточные лаки служат для пропитки пористой и волокнистой изоляции. Поры заполняются высохшим лаком, имеющим более высокие электрическую прочность и теплопроводность, уменьшается гигроскопичность, улучшаются механические свойства изоляции.
5. Неорганические стекла и ситаллы
Cтекла - неорганические аморфные твердые вещества, в которых при наличии ближнего порядка отсутствует дальний порядок в расположении частиц.
Стекла получаются при быстром охлаждении расплавленной стекломассы для уменьшения вероятности перехода в кристаллическое состояние. Свойства диэлектриков проявляют лишь оксидные стекла. Основу оксидного стекла составляет стеклообразующий окисел (SiO2, B2O3, GeO2, P2O5). Наибольшее распространение получили силикатные стекла (т.е. на основе SiО2) благодаря химической устойчивости, дешевизне и доступности сырьевых компонентов.
6. Керамика
Керамическими материалами называют неорганические материалы, изделия из которых получают путем обжига при высокой температуре.
В радиотехнике и радиоэлектронике используют керамику в качеcтве полупроводниковых, магнитных (ферриты), сегнето- и пьезоэлектрических материалов.
Преимуществом керамики является возможность получения заранее заданных характеристик путем изменения состава массы и технологии производства.
Активными диэлектриками называют материалы, применяемые для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Активными(управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.
Пьезоэлектрики
Одним из наиболее известных пьезоэлектриков является монокристаллический кварц. Крупные природные прозрачные кристаллы кварца получили название горного хрусталя. кварца, в качестве материалов для пьезоэлектрических элементов широко используют ниобат и танталат лития. Пьезокерамические материалы принято разделять на четыре функциональные группы. Материалы группы 1 используют для изготовления высокочувствительных элементов, работающих в режиме приема или излучения механических колебаний. Для таких материалов необходим большой пьезомодуль. Материалы группы 2 используют для изготовления генераторов сильных сигналов, работающих в условиях сильных электрических полей или высоких механических напряжений. Для таких материалов необходимо высокое удельное электрическое сопротивление. Материалы группы 3 используют для изготовления пьезоэлементов, обладающих повышенной стабильностью резонансных частот в зависимости от температуры и времени. Материалы группы 4 используются для изготовления высокотемпературных пьезоэлементов.
Электреты. Электретами называют диэлектрики, у которых постоянный электрический момент или избыточный заряд сохраняются длительное время. В зависимости от способов получения различают термоэлектреты, фотоэлектреты, электроэлектреты, трибоэлектреты, радиоэлектреты.
Электреты используются для создания электрических полей (электретные линзы для фокусировки электронов, электретные фильтры для очистки дымовых газов и др.) и для создания преобразователей механических перемещений в электрические (электретные микрофоны, электретные клавиши и др.). Кроме того, электреты используют в электрофотографии, в дозиметрах, в датчиках вибраций. Имеются сведения о применении электретов в головках звукоснимателей и в маломощных реле
