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第 1 页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：共 2 页 ； ，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=105m，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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