Диэлектрические потери в окислах и галоидных соединениях элементов II группы

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 95

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В ОКИСЛАХ И ГАЛОИДНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ ЭЛЕМЕНТОВ

II ГРУППЫ

А. А. ВОРОБЬЕВ, А. П. НАХОДНОВА

С увеличением энергии решетки кристаллов щелочно-галоидных солей возрастает их электрическая прочность, температура плавления, твердость, уменьшаются диэлектрические потери и др. [1, 2, 3. 4]. Установлена связь между другими физико-химическими свойствами.

Проведено исследование температурно-частотной зависимости tg о окислов, фтористых и хлористых соединений и элементов II группы.

Измерения зависимости — f{T) проводились в вакууме

(Я = 10мм рт. ст.) при помощи куметра на спеченных поликристаллических образцах, плотность которых составляла 65—70 и 95% плотности монокристалла. Образцы имели форму дисков диаметром 14—17 мм и 0,5—0,8 мм толщиной, на которые распылением наносились серебряные электроды.

Исследование температурной зависимости tg о для окислов проводилось в интервале 25—480°С, галоидных соединений—25—260°С.

Результаты измерений показывают, что диэлектрические потери окислов металлов II группы, имеющих кубическую решетку, малы. Для ВеО, М^О и СаО при 155°С и /—900 кгц tgo не превышает 5ХЮ"4' У ЗгО и ВаО потери несколько больше, но и здесь при Т = 25°С и /=900 кгц tgo не превышает 8.10^4.

Для всех окислов наблюдается относительно быстрый рост tgS с повышением температуры (фиг. 1).

Замена ионов Ве++, М++ на ионы металлов, имеющих больший радиус, сопровождается разрыхлением кристаллической решетки и увеличением величины tg о. Диэлектрические потери окислов в ряду ВеО—ВаО тем больше, чем меньше энергия кристаллической решетки вещества (фиг. 1).

Зависимость tgo от температуры для БтР2 и ВаР2 изучалась

на образцах, плотность которых составляла 65—70% и 95% монокристалла. Наблюдалось возрастание ígo с температурой (фиг. 2). Для образцов более высокой плотности в интервале 60—120°С появляется слабый максимум tgo (фиг. 3).

Наличие температурного максимума tgo для образцов относительно большой плотности дает основание полагать, что в спеченных поликристаллических образцах, кроме потерь, обусловленных проводимостью, имеются релаксационные потери, обусловленные слабо закрепленными ионами.

too ЭОО 250 2DO tS5 *00 SO'C

Фиг. 1. Температурная зависимость для окислов металлов 11 группы при /=900 кгц

-«2-

Фиг. 2. Температурная зависимость lgtgü для CaF2,

SrF2, BaF2 при /=900 кгц. Плотность образцов составляет 65—70% уд. веса вещества.

I—CaF2, И—SrF2, III—BaF2

В группе фтористых соединений Са, Бг и Ва, как для пористых образцов, так и для плотных, наибольшее значение tgo имеет ВаР;, и наименьшее Са¥2-

В группе хлористых соединений Са, Бг и Ва наибольшие потерн наблюдаются для БгСЬ (фиг. 4).

Изменение tgo для СаС12 и ВаС12 находится в соответствии с основными физико - химическими свойствами данных соединении и энергией кристаллической решетки. Наблюдаемые отклонения от общей закономерности величины {до для БгС12 связаны, очевидно, с кристаллической структурой хлористого стронция. Тип кристаллической решетки и кристаллографическая система БгС12 отличны от кристаллической решетки ВаС12 и СаС12.

На фиг. 5, 6 представлены зависимости tgо~/(Т) для соединений Ва, у которых происходит последовательная замена иона кислорода на ионы и СГ. Значение угла диэлектрических потерь БЮ, БгР2, БгСЬ и ВаО, ВаР2, ВаС12 увеличивается с уменьшением энергии связи ионов кристаллической решетки.

Частотная зависимость tg о рассматриваемых соединений представлена на фиг. 7, 8, 9.

Для образцов, относительная плотность которых составляет 65 — 70% удельного веса монокристаллов, окислов и галоидных соединений элементов II группы в интервале 450—900 кгц уменьшается с увеличением частоты. Для более плотных образцов СаР2, ЭгР2 и ВаИ. в интервале 500—2000 кгц также уменьшается с увеличением частоты. Температурный максимум для данного вещества при этом сдвигается в сторону более высоких температур (фиг. 9).

Следует отметить, что диэлектрические потери пористых поликристаллических образцов соединений элементов II группы зависят от условий проведения опыта.

В воздухе диэлектрические потери значительно выше, чем в вакууме (фиг. 10). Величина tgo в воздухе для ВаО при Т~ 25°С и/ — 450-900 кгц почти на два порядка выше, чем в вакууме, для БЮ—больше чем на порядок. Основная причина повышенного значения tgo в воздухе обуславливается, по-видимому, наличием открытых пор, в которых происходит адсорбция паров воды.

Выводы

1. Угол диэлектрических потерь окислов и галоидных соединений элементов II группы в вакууме при 25°С и/ — 450—900 кгц имеет относительно небольшую величину и за исключением ХпО и БгСЬ не превышает 4.10~3.

2. Диэлектрические потери для поликристаллических образцов соединений в воздухе значительно выше, чем в вакууме.

3. Тангенс угла диэлектрических потерь в интервале 450—900 кгц изменяется обратно пропорционально частоте.

4. С ростом температуры диэлектрические потери для образцов, относительная плотность которых составляет 65—70% удельного веса монокристалла, увеличиваются. Для образцов, имеющих относительно высокую плотность, обнаруживается температурный максимум.

Для данной температуры поликристаллических спеченных образцов соединений металлов второй группы увеличивается с уменьшением энергии кристаллической решетки вещества. Отмеченная закономерность имеет место как для соединений, имеющих общий катион, так и для соединений с переменным катионом.

'ЗОЯ

Фиг. 3. Температурная зависимость lgtg о для CaF2, SrF2, BaF2 при / — 900кгц. Относительная плотность образцов составляет 95% уд. веса вещества.

I —CaF2, II —SrF2, III — BaF2

Jtf° SO zftt

Фиг. 4. Температурная зависимость* lgtg Ь для СаС12, SrCfo, ВаС12 при 900кгц. I — CаС12, II —SrCl2, III—ВаСЬ

Фиг. 5. Температурная зависимость lgtgo для SrO,SrF2, SrCl2, при/ =^900 к?.ц. I — SrO, II — SrF2, Ш — SrCl2

250 äCO <SS (CO 50 20° С

Фиг. 6. Температурная зависимость Igtg для BaO, BaFj, BaCI при f =900 к zu.

I —BaO, II—BaF2, III — BaCl2

*

иоо 500 600 WO 600 Ар 7

Фиг. 7. Зависимость lgtg о от частоты для ВеО, MgO, СаО, SrO, ВаО при Т= 310°С I—ВеО, II—MgO, III—СаО, IV—SrO, V—ВаО

Фиг. 8. Зависимость lgtg о от частоты для CaFo, SrF2, BaF2 при Т=20°С. Плотность образнее составляет 65—70% уд. веса вещества. I — CaF2, II —SrF2, III —BaF2

Фиг. 9. Температурно-частотная зависимость lgtg о для CaFs. Плотность образцов составляет 95% уд. веса вещества.

I — / = 500 кгц , II— / = Шкгц, III —/ — 2000кгц

Фиг. 10. Зависимость ^ от частоты в воздухе и в вакууме для БгО, ВаО и 2пО при Т = 25°С а) в воздухе, 6) в вакууме

ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьев А. А. и ЗавадовскаяЕ. К. Изв. Томского политехи, ин-та, 71, 3, 1953.

2. Воробьев А. А. и Завадовская Е. К. Электрическая прочность твердых диэлектриков, Гостехиздат, 1956.

3. Водопьянов К. А. и Галибина Т. И. Изв. Томского политехи, ин-та, 91, 269, 1955.

4. С к а н а в и Г. И. иСарафановВ. И. ЖЭТФ 27, 735, 1954.

5. С к а н а в и Г. И. и М а с л о в В. В. ЖЭТФ 27, 1954.

6. В е v е г R. S and S р г о и 11 R. L. Phys. Rev. 83. 804. 1951.

ОПЕЧАТКИ

Стр. С фока Напечатано Следует чнтам,

3 И сн. 10 !|; 10 - «

9 9 сп. 5.10-9 сек 5*10-9 сек

11 1 св. 2 3 . 10к — сек 2 : 3-10-» сек

29 6 сн. Ю-15 СМ;сек 10,; см ¡сек

29 2 сп. большой больший

30 3 сн. 10 « сек 10-е сек

32 6 сн. спаянности спайности

34 17 сн. 10 - сек 10-8 сек

34 3 сп. 10 6 сек 10- « сак

31 1,5 св. 10 -1 - 10 сек 10-4.-10-1 сек

3*1 19 св. 10 ^ и 10 6 см сек 10-« сек н 1С" сми\-к

56 форм. 9 ! В конце фигурной скобки следует — 1.

65 3 сн. формулу | форму

91 5 сн. 1350 ом и Г< т ^ 30 КаМ !\т 1350 ом Кт 30 ком

107 6 CIS. ~ - 10 сек - — Ю-о сек

100 10 си. образцов микротвердости образной

111 1 сн. Е

112 УЛГ. 9, !У СЕ ноле однородное поле неоднородное

По 12 СН. Винчелла Винчелл

123 7 спаянность спайность

128 40 мод(',, 90 мол %

!?() 1 СИ. ангенеа тангенса

217 15 ai. При введении примесей гнпл При введении примесей в твер-

внедрения дые растворы типа внедрении

218 JA сп. Измерялась зависимость | Определялась заинсимоегь

219 8 с и. хлористый рубидий ]> бромистый калий

219 22 сн. хранения из монокристаллон хранения монокристаллов

220 фи г. 2 В точке начала координат еле на по оси $ следует

поставить — 12

228 } С!?. ы раженпе выражение

228 5 сн. о гда тогда

228 6 с и. арфора ! фарфора

228 7 сп. каркасном в каркасном

228 8 сн. етальной детальной

228 16 сн. гат\гшек катушек

228 форм. 3 Q Q

242 , 2 сн. И а фиг. 1 Из диаграммы плавкости

244 ; íl — Í 2 с п. рентгенограммы смещены рентгенограммы сплава смещены

251 ; 24 си. с ионизованном с ионизированным

301 | 7 сп. ионизирующих ионизирующих

302 18 сн. -процентного 50-процентного

3U6 9 сн. 95ü i у м о и о крн с т а л л а 95° о плотности монокристалла1*

325 24 сн. группы ! ÍI группы

332 6 сп. К)т — Ю8 ом сек Ю? — 10« см ¡сек

343 1 1 сн. „438 -1" иИЗВ—í-

394 3 с н. Со Со-

Изв. i ТПИ. т. 95