ДИЕЛЕКТРИКЛЯР – електрик ъяряйаныны пис кечирян маддяляр. “Д.” термини М.Фарадей тяряфиндян елмя дахил едилмишдир. Истянилян бярк ъисми електрик сащясиня йерляшдирдикдя електронлар вя атом нцвяляри бу сащя тяряфиндян гцввяляря мяруз галыр. Нятиъядя йцклярин бир щиссяси истигамятлянмиш щярякят едяряк електрик ъяряйаны йарадыр. Галан йцкляр ися еля пайланыр ки, мцсбят вя мянфи йцклярин “аьырлыг мяркязляри” бир-бириня нязярян сцрцшцрляр, йяни маддянин полйаризасийасы йараныр. Бу ики просесин (електрик кечириъилийи вя йа полйаризасийа) щансынын цстцн олмасындан асылы олараг маддяляри Д.-я (бцтцн ионлашмыш газлар, бязи майе вя бярк ъисимляр) вя кечириъиляря (металлар, електролитляр, плазма) айырырлар. Д.-ин електрик кечириъилийи металлара нисбятян чох кичикдир. Д.-ин хцсуси електрик мцгавимяти 108 –1017 Ом∙см, металларынкы 10–6 –10–4 Ом∙см-дир.
Классик физика Д.-ин вя металларын електрик кечириъилийиндяки кямиййят фяргини онунла изащ етмяйя чалышырды ки, металларда сярбяст електронлар олдуьу щалда, Д.- дя бцтцн електронлар баьлыдыр (айры-айры атомлара мяхсусдур) вя електрик сащяси онлары гопартмыр, йалныз йцнэцлъя сцрцшдцрцр.
Бярк ъисмин квант нязяриййяси металларын вя Д.-ин електрик сащяляри арасындакы фярги електронларын енерэетик сявиййяляр цзря мцхтялиф ъцр пайланмасы иля изащ едир. Д.-дя електронларла долмуш цст енерэетик сявиййя йол верилян зоналардан биринин цст сярщяди иля цст-цстя дцшцр (металларда о, йол верилян зонанын дахилиндя йерляшир), ян йахын сярбяст сявиййяляр ися долмуш сявиййялярдян гадаьан олунмуш зона иля айрылыр вя эцълц електрик сащяси олмадан електронлар бу зонаны аша билмяз (бах Зона нязяриййяси). Електрик сащясинин тясири електрон сыхлыьынын йенидян пайланмасына эятирир ки, бу да диелектрикин полйарлашмасына сябяб олур.
Д.-ин полйарлашмасынын механизми кимйяви рабитянин, йяни електрон сыхлыьынын Д.-дя пайланма характериндян асылыдыр. Ион кристалларында (мяс., НаЪл) полйарлашма ионларын бир-бириня нязярян сцрцшмясинин (ион полйарлашмасы), щямчинин айры-айры ионларын електрон тябягяляринин деформасийасынын (електрон полйарлашмасы), йяни ион вя електрон полйарлашмаларынын ъямидир.
Д.-ин полйарлашмасы П полйарлашма вектору (Д.-ин ващид щяъминин електрик дипол моменти) иля характеризя олунур:
бурада пи – зярряъиклярин (атомларын, ионларын, молекулларын) дипол моментляри, Н – ващид щяъмдяки зярряъиклярин сайыдыр. П вектору електрик сащясинин Е интенсивлийиндян асылыдыр. Зяиф сащялярдя П =ε 0 χ Е. χ мцтянасиблик ямсалы диелектрик гаврайыъылыьы адланыр. П векторунун явязиня чох вахт електрик индуксийа векторундан (Д) истифадя едилир:
Д = ε 0 Е + П = ε 0 ε Е (СИ-дя), (1)
бурада ε– диелектрик нцфузлуьу, ε0 – електрик сабитидир. χ вя ε – Д.-ин ясас характеристикаларыдыр. Анизотроп Д.-дя (мяс., гейри-кубик кристалларда) П-нин истигамяти йалныз Е сащясинин истигамяти иля йох, щям дя кристалын симметрийа (бах Кристалын симметрийасы) охларынын истигамяти иля тяйин олунур. Она эюря дя П вектору Е-нин кристалын симметрийа охларына нязярян орийентасийасындан асылы олараг Е вектору иля мцхтялиф буъаглар тяшкил едяъяк. Бу щалда Д вектору Е вектору васитясиля йалныз бир ε кямиййятинин кюмяйиля дейил, диелектрик нцфузлуьунун тензоруну ямяля эятирян бир нечя (цмуми щалда алты) ε-нин кюмяйиля тяйин олунаъаг.
Яэяр Е сащяси замана (т) эюря дяйиширся, Д.-ин полйаризасийасы ону тюрядян дяйишян електрик сащясинин ардынъа эялмяйя маъал тапмыр, чцнки йцклярин йердяйишмяси анидян баш веря билмир. Истянилян дяйишян сащяни щармоник ганунла дяйишян сащялярин ъями шяклиндя тясвир етмяк мцмкцн олдуьуна эюря, Д.-ин характерини Е = Е0 синωт сащясиндя юйрянмяк кифайятдир, бурада ω – дяйишян сащянин тезлийи, Е0 – сащя интенсивлийинин амплитудудур. Бу сащянин тясири иля Д вя П дя щямин тезликля щармоник рягс едяъяк. Лакин П вя Е рягсляри арасында δ фазалар фярги йараныр ки, буна да сябяб П полйаризасийасынын Е сащясиня нисбятян эеъикмясидир. Щармоник гануну Е=Е0еiωt комплекс шяклиндя тясвир етмяк олар, онда Д=Д0еiωt, щям дя Д0=ε (ω)Е0-дыр. Бу щалда диелектрик нцфузлуьу комплекс кямиййятдир: ε (ω) = ε′+иε″; ε′ вя ε″ дяйишян електрик сащясинин ω тезлийиндян асылыдыр.
мцтляг гиймяти Д рягсляринин амплитудуну, ε′/ε″=тэδ ися Д вя Е рягсляри арасындакы фазалар фяргини тяйин едир. δ кямиййяти диелектрик иткиляринин буъаьы адланыр. Сабит електрик сащясиндя ω= 0, ε″=0, ε′=ε.
Йцксяк тезликли дяйишян електрик сащяляриндя Д. н сындырма вя к удулма ямсаллары (ε′ вя ε″-ин явязиня) иля характеризя едилир. н сындырма ямсалы електромагнит дальаларынын Д.-дя вя вакуумда йайылма сцрятляринин нисбятиня бярабярдир. к удулма ямсалы електромагнит дальаларынын Д.-дя сюнмясини характеризя едир. н, к, ε′ вя ε″ бир-бири иля
ифадяси иля ялагялидир.
Бир сыра бярк Д.-дя (пироелектриклярдя, сегнетоелектриклярдя, пйезоелектриклярдя, електретлярдя) полйарлашма електрик сащяси олмадан да ола биляр, йяни ону диэяр сябябляр доьура биляр. Пироелектриклярин ясас нювц олан сегнетоелектриклярдя спонтан полйарлашма хариъи тясирляр (темп-р, електрик сащяси) нятиъясиндя ящямиййятли дяряъядя дяйишя биляр. Пйезоелектриклярдя полйарлашма кристалын деформасийасы заманы баш верир ки, бу да онларын кристаллик гурулушунун хцсусиййятляри иля баьлыдыр. Сащя олмадыгда полйарлашма електретляр адланан гатран вя шцшя типли маддялярдя дя мцшащидя олуна биляр.
Диелектриклярин електрик кечириъилийи кичикдир, лакин щямишя сыфырдан фярглидир. Д.-дя мцтящяррик йцкдашыйыъылар електронлар вя ионлар ола биляр. Ади шяраитлярдя Д.-дя електрон кечириъилийи ион кечириъилийиня нисбятян кичикдир. Ион кечириъилийи щям мяхсуси, щям дя ашгар ионларын йердяйишмяси иля баш веря биляр. Ионларын кристал бойунъа йердяйишмя имканы кристалларда дефектлярин олмасы иля баьлыдыр. Мяс., яэяр кристалда вакансийа варса, онда сащянин тясири иля гоншу ион ону тута биляр, йенидян йаранан вакансийайа сонракы ион кечя биляр вя с. Нятиъядя вакансийаларын щярякяти баш верир ки, бу да йцкцн бцтцн кристалдан кечмясиня эятирир. Ионларын йердяйишмяси щям дя онларын дцйцнлярарасы сычрамалары нятиъясиндя баш верир. Темп-рун йцксялмяси иля ион кечириъилийи артыр. Д.-ин електрик кечириъилийини сятщ кечириъилийи нязяря чарпаъаг дяряъядя артыра биляр (бах Сятщ щадисяляри).
Д.-ин дахил олдуьу електрик сащясинин интенсивлийи мцяййян бющран гиймятиндян бюйцк олдугда Д.-ин бошалмасы баш верир. Д.-ин дешилмяси заманы онун електрик кечириъилийи кяскин артыр вя диелектрик нагиля чеврилир. Бу заман демяк олар ки, бцтцн ъяряйан дар (енсиз) канал бойунъа ахыр. Дешилмянин баш вердийи електрик сащясинин интенсивлийинин бющран гиймятиня Д.-ин електрик мющкямлийи (Емющ) дейилир. Бярк Д.-дя ясасян, електрик вя истилик дешилмяляри олур. Електрик дешилмяляри, адятян зярбя иля ионлашма нятиъясиндя йараныр. Сащянин интенсивлийи артдыгъа ъяряйан шиддяти вя истилик мигдары да артыр, интенсивлийин мцяййян гиймятиндя таразлыг позулур, айрылан истилик мигдары ятрафа верилян истиликдян чох олур. Бу заман Д.-ин темп-ру вя кечириъилийи сцрятля артыр, истилик дешилмяси баш верир.
Майе диелектриклярдя електрик мющкямлийи майенин тямизлийиндян эцълц сурятдя асылыдыр. Ашгарларын вя чирклянмялярин олмасы дешилмя интенсивлийини ящямиййятли дяряъядя азалдыр. Биръинс майе Д. цчцн Емющ бярк Д.-ин Емющ-ня йахындыр. Газда дешилмя зярбя нятиъясиндя ионлашма иля баьлыдыр вя електрик бошалмасы шяклиндя юзцнц эюстярир.
П=ε0χE хятти асылылыьы йалныз кристалдахили сащялярдян (Ебющ~108В/см) чох кичик олан сащяляр цчцн доьрудур. Беля ки, дешилмя интенсивлийи Ебющ-дан чох кичик олдуьуна эюря яксяр Д.-дя сабит електрик сащясиндя гейри-хятти асылылыьы [P(E)] мцшащидя етмяк олмур. Йцксяк тезликлярдя Д.-ин електрик мющкямлийи артыр, она эюря дя истянилян Д.-ин гейри-хятти хассяляри йцксяк тезликли сащялярдя юзцнц бцрузя верир. Мяс., лазер шцасында ~108В/см интенсивликли електрик сащяси йарана билир вя Д.-ин гейри-хятти хассяляри мцшащидя олунур. Бу, диелектрик кристалларда бир чох гейри-хятти еффектляри, о ъцмлядян ишыьын юз-юзцня фокусланмасыны мцшащидя етмяйя имкан верир.
Д. ясасян електрик изолйасийасы материаллары кими истифадя едилир. Пйезоелектрикляр механики сигналларын (йердяйишмялярин, деформасийаларын, сяс рягсляринин) електрик сигналларына вя яксиня чеврилмяси цчцн тятбиг олунур; пироелектрикляр мцхтялиф шцаланмаларын, хцсусиля ИГ шцаланманын истилик детекторлары кими, сегнетоелектрикляр йухарыда дейилянлярля йанашы, щям дя конденсатор материаллары (йцксяк диелектрик нцфузлуьуна эюря), щямчинин гейри-хятти елементляр вя йаддаш елементляри кими мцхтялиф гурьуларда тятбиг едилир. Оптик материалларын яксяриййяти Д.-дир.
