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846 华南理工大学 2016年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 （试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称： 电介质物理学 适用专业： 材料学， 微电子学与固体电子学 共 2页 第 1 页 一、 填写下列定义、概念或公式：（ 50分，每空 2分） 1 根据导电载流子种类的不同，固体电介质的电导可以分成以下几种形式： ； ，其中 是电介质中最主要的导电形式；某些含钛酸盐类材料，特别是以银做电极时，常温下的 的特征也很明显。 2 当介质中只有一种松弛极化时， 加上电压时， 松弛极化强度与时间的关系可近似地表示为： 。 3在金红石晶体中，引入 结构系数的概念对有效电场进行修正，结构系数其实表示了 被考察离子周围离子 对被考察离子的影响 ，当这种影响加强了外电场的作用时，结构系数取 （正或负） 值 。 4 当电场不很强时， 气体 电介质的电导服从欧姆定律，即电流密度 J 与电场强度 E满足： 。 5 气体常见的几种放电形式有： 、 、 。 6 实际固体电介质的击穿 不仅与电介质本身的结构和物质组成有关，还与工作环境条件和样品性状有关： 电介 质厚度增大，击穿场强 （增大或减小） ；工作温度升高，击穿场强 （增大或减小） ；工作频率升高，击穿场强 （增大或减小） ；在非均匀电场中的击穿场强 （大于 或 小于）均匀电场中的击穿场强。 7 电位移 D、电场强度 E及极化强度 P之间的数学表达式为： 8 光在电介质中的折射率与介电常数的关系式可表示为： 。 9 要提高电介质的介电常数，可以从三方面着手： ； ； 。 10 钛酸钡是典型的氧八面体结构的位移型相转变铁电体，其居里温度为 ，在居里温度以下发生顺电 -铁电相变，其晶体结构随温度发生相应的变化：在居里点以上是 ，介电常数遵守居里 -外斯定律： ；在居里点以下转变为 ；当温度下降到 5以下 时，晶格结构呈 ；温度继续下降到 -90以下时，晶体转变为 。 第 2 页 二、 简答题：（ 70分） 1 什么叫空间电荷极化？为什么会产生？并给出双层介质中不发生空间电荷极化的条件？（ 10分） 2 请写出电介质德拜方程式中介电常数的实部、虚部和介电损耗的频率表达式？并写出 Cole-Cole圆的方程式。（ 15分） 3.什么是固体电介质在空气中的沿面放电？固体电介质在空气中的沿面放电有何特点和危害？如何防止高压、大功率电子陶瓷器件在空气中的沿面极化？（ 15分） 4 试用能带理论 解释金属、半导体和绝缘体的导电性质。固体电介质中产生导电电子的机构有哪些？（ 10 分） 5 试画出以下物质在交流电场作用下的 P-E回线示意图：导体，线性无损耗介质，线性有损耗介质，非线性无损耗介质，铁电体（标出其相关重要参数）。（ 10分） 6 请说明压电晶体、热释电晶体、铁电晶体和反铁电晶体之间的关系。（ 10分） 三、综合题（ 30分） 1、在 t=20 、相对湿度 =90%的大气条件下，石英晶体的表面可能形成厚度约为 40个水分子的连续水膜，如右图所示，其中 h 为水膜的厚度； l 为电极的长度； d 为电极间距离。若取水 分子的直径 D=2.510-10m，水的体积电阻率 v=105 m，求石英晶体的表面电导率 s。 (12分 ) 2、直径为 10mm、厚度为 1mm的介质电容器，其电容为 2000pf，损耗角正切为 0.02。计算：电介质的相对介电系数；损耗因子 tan；在交变电场的频率为 50MHz时的交流电导；外加 10V、 1KHz 正弦电压时的泄漏电流。（附：真空介电系数0=8.8510-12F/m） (18分 )
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