介電常數介質損耗實驗原理與核心測量方法

介電常數介質損耗實驗原理與核心測量方法

1. 基本原理

· 介電常數：表征材料在電場中儲存電能的能力，定義為材料電容（C）與真空電容（C?）的比值，即 ε = C/C?。在交變電場中，介電常數通常表示為復數形式 *ε = ε' - jε''**，其中實部 ε' 為靜態介電常數，虛部 ε'' 與介質損耗相關。

· 介質損耗：反映材料在電場中因極化弛豫、電導等機制產生的能量損耗，定義為 tanδ = ε''/ε'，對應功率因數的正切值。

2. 主流測量方法

· 電容法（常用）：通過測量樣品電容（C）和等效并聯電阻（Rp），計算得到：
ε' = C·d/(A·ε?)，tanδ = 1/(2πf·C·Rp)
（d 為樣品厚度，A 為電極面積，f 為測量頻率）。

· 阻抗分析法：利用阻抗分析儀（如 Keysight E4990A、Concept 80 等）直接測量復數阻抗（Z*）或導納（Y*），覆蓋 10?2 Hz~10? Hz 寬頻范圍。

· 諧振法：適用于高頻（微波段）測量，通過樣品對諧振腔頻率和品質因數的影響計算介電參數。

· 電橋法：傳統低頻測量（如西林電橋），適合低損耗材料的高精度測量。