工程电介质物理与介电现象

第0章  绪言

第1章  电介质的基本介电现象与物质结构

1.1 电介质在电场作用下的基本特性

1.1.1 介质电导

1.1.2 介质极化

1.1.3 介质损耗

1.1.4 介

第0章 绪言

第1章 电介质的基本介电现象与物质结构

1.1 电介质在电场作用下的基本特性

1.1.1 介质电导

1.1.2 介质极化

1.1.3 介质损耗

1.1.4 介质击穿

1.2 电介质的功能特性

1.2.1 电-机械效应

1.2.2 电热效应

1.2.3 电光效应

1.2.4 电压敏效应

1.2.5 电阻正温度系数(PTC)效应

1.3 电介质的物质结构及分子运动

1.3.1 原子的结构

1.3.2 固体中的作用力

1.3.3 分子速率和能量分布

1.4 电介质理论的物理基础

1.4.1 量子力学概论

1.4.2 固体能带理论

第2章 电介质在弱电场下的极化、电导与损耗

2.1 电介质极化

2.1.1 电介质极化的微观过程与表征参数

2.1.2 非极性介质电子位移极化与克一莫方程

2.1.3 极性介质的转向极化

2.1.4 离子型固体介质的极化

2.1.5 铁电体的极化

2.2 电介质电导

2.2.1 离子晶体的离子电导

2.2.2 非离子性介质的离子电导

2.2.3 液体介质中的电泳电导与华尔屯定律

2.2.4 气体介质的电导

2.3 电介质损耗

2.3.1 极化的建立过程

2.3.2 在交变电场下电介质的损耗理论

2.3.3 复介电常数与科尔-科尔(Cole-Cole)图

2.3.4 电介质在正弦交变电场下的极化损耗特性

2.3.5 复合介质的极化和损耗

第3章 电介质的强场电导与击穿

3.1 电接触界面性质

3.1.1 逸出功

3.1.2 界面接触势垒

3.1.3 金属与介质问的电接触

3.1.4 外电场对接触势垒的影响

3.2 强电场下电介质中载流子的增殖过程

3.2.1 电极效应

3.2.2 体效应

3.3 强场下介质中的电子输运

3.3.1 单晶介质的能带导电模型一扩展态迁移率问题

3.3.2 非晶态介质的跳跃电导模型一局域态迁移率问题

3.4 电介质在强电场下的电流特性

3.4.1 陷阱态与空间电荷

3.4.2 空间电荷限制电流

3.4.3 界面势垒控制电流现象

3.5 气体介质的碰撞电离击穿

3.5.1 汤森理论与巴申曲线

3.5.2 气体放电的空间电荷效应

3.5.3 负电性气体的放电条件

3.6 固体介质电击穿的试验现象与理论模型

3.6.1 固体介质电击穿的实验现象

3.6.2 本征电击穿的理论模型

3.6.3 碰撞电离雪崩击穿模型

3.6.4 隧道击穿模型

3.6.5 陷阱空间电荷的影响

3.7 电介质的热击穿

3.7.1 热平衡基本方程

3.7.2 稳态热击穿

3.7.3 瞬态热击穿

第4章 介质的静电及驻极特性

4.1 介质带电现象与静电理论的发展

4.2 接触带电理论

4.2.1 金属间的接触

4.2.2 金属与电介质的接触

4.2.3 绝缘体接触带电的离子输运

4.2.4 接触后分离带电

4.2.5 影响介质带电的因素

4.3 液体介质的带电

4.3.1 液体介质的带电机理

4.3.2 液体介质在管道中流动引起的带电

4.4 驻极体

4.4.1 驻极体的发现和发展

4.4.2 驻极体的基本特性和形成方式

4.4.3 驻极体基本理论

4.4.4 驻极体的应用

第5章 聚合物的树枝化击穿

5.1 绪论

5.2 聚合物介质的一些有关特性

5.2.1 与PE带隙有关的光吸收

5.2.2 PE的光电导与载流子迁移率

5.2.3 电极针尖附近的电场与PE的高场电导

5.3 影响聚合物中电树枝引发的各种因素

5.3.1 电树枝引发与电极系统的关系

5.3.2 电树枝引发的极性效应

5.3.3 接地电树枝

5.3.4 聚合物预处理对电树枝引发的影响

5.3.5 浸渍气体的影响

5.4 聚合物电树枝的引发理论

5.4.1 气隙放电论和麦克斯韦电机械应力论

5.4.2 电荷的注入和抽出论

5.4.3 电树枝引发阶段的电荷转移——电荷偏置模型

5.4.4 电致发光的光降解理论

5.4.5 聚合物电树枝化的陷阱理论

5.5 聚合物电树枝生长的分形理论

5.5.1 NPW模型

5.5.2 WZ模型

第6章 电介质的基本光学特性

6.1 电介质的光频谐振极化

6.1.1 电子谐振极化

6.1.2 离子谐振极化

6.2 电介质的折射率与色散

6.2.1 介质的折射率

6.2.2 介质的色散

6.3 电介质的光吸收与散射

6.3.1 光在介质中的传播

6.3.2 介质的本征吸收与散射

6.3.3 电介质的非本征吸收和散射

6.4 电介质的其他光功能特性

6.4.1 电光效应

6.4.2 非线性光学效应

6.4.3 光子禁带效应

第7章 半导体器件中的介电问题

7.1 半导体器件的耐压和PN结的击穿

7.1.1 PN结的能带结构和反向耐压特性

7.1.2 PN结耗尽区电场的宽度及耐压

7.1.3 硅PN结的击穿机理

7.1.4 PN结实验的击穿规律

7.2 高压半导体器件的表面电场与表面耐压

7.2.1 PN结的表面击穿与表面电场

7.2.2 表面电场与表面空间电荷区的测量方法

7.3 表面保护材料带电及材料导电机理的探讨

第8章 生物材料的介电特性及其应用

8.1 生物体中的电磁现象

8.1.1 细胞膜电位及其变化规律

8.1.2 生物组织的压电效应

8.1.3 生物体的磁特性

8.2 生物材料的基本介电特性

8.2.1 生物电解质溶液

8.2.2 生物大分子和细胞膜

8.2.3 生物组织的介电特性

8.3 生物介电效应及其应用

8.3.1 电场效应及其应用

8.3.2 电流效应及其应用

8.3.3 频率温度效应及其应用

8.4 生物电介质研究进展

8.4.1 电阻抗成像技术

8.4.2 细胞膜电穿孔技术

8.4.3 低频高压电磁场的生物医学效应

8.4.4 生物体的介电性质及外电磁场对其影响作用探讨

参考文献

本书是根据我国电气工程专业研究生教学改革的实践经验和发展需求，在原电工材料及绝缘技术学科研究生电介质物理课程内容的基础上，修订编写而成的。本书内容主要包括：电介质的基本介电现象与物质结构，电介质在弱电场下的极化、电导与损耗，电介质的强场电导与击穿，介质的静电及驻极特性，聚合物的树枝化击穿，电介质的基本光学特性，半导体器件中的介电问题，生物材料的介电特性及其应用。

　　本书可作为研究生教材，也可作为本科生及从事电工、电子产品设计、制造、试验以及电力系统设计、运行、维护人员的参考书。