Prinsip kerja bahan dan kaedah dielektrik kapasitor untuk meningkatkan ketumpatan penyimpanan tenaga

Kapasitor , sebagai komponen penting dalam litar elektronik, mempunyai prestasi yang sebahagian besarnya ditentukan oleh ciri -ciri bahan dielektrik mereka. Fenomena polarisasi bahan dielektrik di bawah medan elektrik luaran membentuk asas fizikal untuk penyimpanan tenaga dalam kapasitor.

Mekanisme polarisasi dielektrik
Bahan dielektrik boleh diklasifikasikan ke dalam jenis bukan polar dan kutub. Dielektrik bukan kutub terutamanya menjana detik -detik dipole yang disebabkan Di bawah medan elektrik luaran, ditunjukkan sebagai anjakan elastik awan elektron. Dielektrik kutub, sebagai tambahan kepada anjakan awan elektron, mempunyai Momen dipole tetap yang sejajar dengan arah medan elektrik luaran. Terlepas dari jenis ini, semua dielektrik mengembangkan momen dipole yang disebabkan di sepanjang medan elektrik dan mempamerkan caj terikat pada permukaan mereka apabila tertakluk kepada medan elektrik luaran. Caj terikat ini tidak boleh bergerak dengan bebas dan mempunyai polariti yang bertentangan dengan elektrod bersebelahan.

Keterangan kuantitatif intensiti polarisasi
Intensiti polarisasi (P) adalah parameter utama yang menggambarkan tahap polarisasi dielektrik, yang ditakrifkan sebagai jumlah vektor momen dipol elektrik per unit volum. Momen dipole elektrik (μ) ditentukan oleh kuantiti caj (q) dan jarak antara caj positif dan negatif (L). Dalam dielektrik linear isotropik, intensiti polarisasi adalah berkadar terus dengan medan elektrik yang digunakan (E), dinyatakan sebagai p = ε₀ (εᵣ-1) e, di mana ε₀ adalah kepelbagaian vakum (8.85 × 10⁻¹² Hubungan ini mendedahkan sambungan langsung antara keupayaan polarisasi bahan dan pemalar dielektriknya.

Ketumpatan Penyimpanan Tenaga dan Kaedah Peningkatan
Ketumpatan penyimpanan tenaga (w/ΔV) kapasitor boleh dinyatakan oleh formula ½ε₀εᵣe², di mana E adalah kekuatan medan kerja. Untuk meningkatkan ketumpatan penyimpanan tenaga, terdapat dua pendekatan utama: meningkatkan kekuatan medan kerja dan meningkatkan pemalar dielektrik . Peningkatan kekuatan medan kerja bergantung kepada ciri -ciri medan pecahan bahan dielektrik, sambil meningkatkan pemalar dielektrik dapat dicapai dengan mengoptimumkan komposisi bahan dan mikrostruktur. Parameter kapasitor asas seperti kapasitans (C = ε₀εᵣs/d) dan kapasiti penyimpanan tenaga (W = ½Cu²) juga berkait rapat dengan sifat -sifat bahan dielektrik ini.
Dengan memahami mekanisme polarisasi dan hubungan kuantitatif bahan dielektrik, panduan teoritis dapat disediakan untuk membangunkan bahan kapasitor berprestasi tinggi untuk memenuhi permintaan untuk kapasitor ketumpatan tenaga tinggi dalam peranti elektronik moden.