مبدأ العمل للمواد العازلة في المكثفات

المكثفات هي مكونات لا غنى عنها في الأجهزة الإلكترونية الحديثة ، والمواد العازلة ، كجزء أساسي من المكثفات ، تحدد مباشرة أدائها من خلال مبادئ عملها. استنادًا إلى خصائص توزيع الرسوم في المواد العازلة ، يمكن تصنيف العازلة إلى ثلاث فئات: العزلات غير القطبية ، العازلات القطبية ، والعشائر الأيونية.
في العازل غير القطبي ، تتزامن مراكز الشحنات الإيجابية والسلبية في الجزيئات. في العازل القطبي ، لا تتزامن مراكز الشحنات الإيجابية والسلبية في الجزيئات. العزل الأيوني ، من ناحية أخرى ، تتكون من أيونات إيجابية وسلبية ، حيث لم تعد الجزيئات الفردية موجودة ، والوسيلة تتكون من أيونات. بغض النظر عن نوع المواد العازلة ، في حالة عدم وجود مجال كهربائي خارجي ، بسبب الحركة الحرارية غير المنتظمة للجزيئات ، يكون احتمال التوزيع الجزيئي متساويًا في جميع الاتجاهات ، مما يؤدي إلى لحظة ثنائي القطب العيانية من الصفر وحالة محايدة شاملة.
ومع ذلك ، عند تطبيق حقل كهربائي خارجي ، يخضع السلوك المجهري للمواد العازلة لتغييرات كبيرة. تحت تأثير المجال الكهربائي الخارجي ، يعاني كل جزيء من عزم دوران من الحقل الكهربائي ، ويميل إلى التوافق مع اتجاه الحقل الخارجي. ومع ذلك ، نظرًا للحركة الحرارية للجزيئات والتفاعلات بينها ، لا يمكن للجزيئات تحقيق محاذاة مثالية على طول المجال الكهربائي الخارجي. يؤدي هذا الترتيب الجزئي إلى الاستقطاب داخل المادة العازلة ، والتي تتجلى بشكل مجهري كشحنات ملزمة على سطح العزل الكهربائي ، مما يؤثر على خصائص تخزين الطاقة للمكثف.
تستجيب العزلات غير القطبية في المقام الأول للحقل الكهربائي الخارجي من خلال استقطاب الإزاحة الإلكترونية ، وتظهر العزلات القطبية خصائصها من خلال استقطاب الاتجاه ، وتُظهر العازلات الأيونية استقطاب الإزاحة الأيونية. تحدد آليات الاستقطاب هذه بشكل جماعي الثابت العازلة للمادة ، والتي بدورها تؤثر على قيمة السعة للمكثف.
إن فهم مبدأ العمل للمواد العازلة له أهمية كبيرة لتصميم المكثف وتحسين الأداء. من خلال اختيار المواد العازلة المناسبة ، يمكن تصميم كثافة تخزين الطاقة ، وخصائص الخسارة ، واستقرار درجة حرارة المكثفات لتلبية متطلبات سيناريوهات التطبيق المختلفة.