玻璃的介電損耗

在理想情況下,電路中電壓U與電流T之間的相位角是90°,由于介電損耗的存在U和I之間出現(xiàn)相位角θ,它小于90°,即θ=90°-δ,因此作為電介質(zhì)玻璃的功率損耗即介電損耗Q為:

Q=UIcos(90°-δ)=UIsinδ

當(dāng)δ值很小時，sinδ≈tanδ≈δ，此δ角稱為介電損耗角，一般用tanδ或δ的大小表示介電損耗。

玻璃中的介電損耗按性質(zhì)包括電導(dǎo)損耗、松弛損耗、結(jié)構(gòu)損耗、共振損耗。

1、電導(dǎo)損耗：電導(dǎo)損耗有網(wǎng)絡(luò)外體離子沿電場方向移動而產(chǎn)生。降低溫度或增大頻率可減小離子遷移率而降低電導(dǎo)損耗。

2、松弛損耗：松弛損耗由網(wǎng)絡(luò)外體離子在一定勢壘間隨電場做微小運(yùn)動而產(chǎn)生。與電導(dǎo)損耗相比，松弛損耗出現(xiàn)在較高頻率處，當(dāng)溫度升高時，它的極大值向高頻方向移動，而增大頻率時，則向高溫方向移動。

3、結(jié)構(gòu)損耗：結(jié)構(gòu)損耗是由于玻璃網(wǎng)絡(luò)松弛變形而造成，它隨溫度和頻率而變化。

4、工作損耗：工作損耗由網(wǎng)絡(luò)外體離子或網(wǎng)絡(luò)形成體的本征振動吸收能力所造成。這種損耗一般發(fā)生在頻率大于10⁷Hz.

電導(dǎo)損耗和松弛損耗之和常稱為遷移損耗。在室溫以上，頻率在10⁶Hz以下，玻璃的介電損耗主要是遷移損耗，其大小主要決定于網(wǎng)絡(luò)外體離子的濃度、離子活動的程度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等，因此，在玻璃化學(xué)成分中凡是增大電導(dǎo)率的氧化物都會增大介電損耗。含有堿金屬氧化物的玻璃將具有較大的介電損耗，加入重金屬氧化物能降低含堿玻璃的介電損耗，其中尤以BaO、PbO、SrO較為顯著。

玻璃的介電損耗隨溫度的升高而增大，因溫度升高，結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)疏松，堿離子的活動能力增大，在20~80℃，玻璃的tanδ值增大4~6倍。

在高頻范圍內(nèi)（＞10⁶Hz）,玻璃的介電損耗隨頻率的增加而增大，例如在常溫1MHz時，硅酸鹽玻璃tanδ為9×10^-4,而在3000MHz時，則俄日36×10^-4。

熱處理同樣能對玻璃的介電損耗產(chǎn)生影響。從Tg以上溫度急冷的玻璃由于保持了高溫疏松的結(jié)構(gòu)，所以其介電損耗比退火玻璃大。值得注意的是，在Tg以下仍與急冷溫度有關(guān)，這是在玻璃密度和折射率形狀上沒有發(fā)現(xiàn)的。因此在Tg以下玻璃的介電損耗還與玻璃的熱歷史有關(guān)。

微晶玻璃的介電損耗比同成分的玻璃要小。