Permittiivisyys ja dielektrisyysvakio k

dielektriset ominaisuudet eri materiaalien käytetään puolijohde valmistus ja pakkaus on tärkeä rooli halutun suorituskyvyn mikropiirien. Siksi useimmat puolijohdeteollisuudessa työskentelevät insinöörit tarvitsevat dielektristen ominaisuuksien perusymmärrystä.

yksi tärkeä dielektrisen materiaalin ominaisuus on sen permittiivisyys. Permittiivisyys (ε) on mitta aineen kyvystä polarisoitua sähkökentän avulla.

permittiivisyyden käsite on kuitenkin helpompi käsittää käsittelemällä ensin

läheistä ominaisuutta, kapasitanssia (C). Kapasitanssi on mitta kyky materiaalin pitää varauksen, jos jännite levitetään sen poikki, ja on parhaiten mallinnettu Dielektrinen kerros, joka on välissä kaksi rinnakkain johtavaa levyä.

Jos kapasitanssin C kondensaattoriin kohdistuu jännite V, sen hallussa oleva varaus Q on suoraan verrannollinen sovellettuun jännitteeseen V, kapasitanssin C ollessa suhteellisuusvakio

. Näin ollen Q = CV eli C = Q / V. kapasitanssin mittayksikkö on farad (coulombi volttia kohti).

kondensaattorin kapasitanssi riippuu dielektrisen kerroksen permittiivisyydestä

ε

sekä kondensaattorin alueesta A ja kahden johtavan levyn välisestä erotusetäisyydestä d. Permittiivisyys ja kapasitanssi liittyvät toisiinsa matemaattisesti seuraavasti: C =

ε

(A/d).

kun käytetään dielektristä tyhjiötä, niin kapasitanssi Co

ε o (A/d), missä

ε

o on tyhjiön permittiivisyys (8,85 x 10-12 F/M

).

materiaalin dielektrisyysvakio (K) on sen permittiivisyyden suhde

tyhjiön permittiivisyyteen

ε

o, joten k =

ε

/

ε

O. vakio tunnetaan siksi myös materiaalin suhteellisena permittiivisyytenä. Koska dielektrisyysvakio on vain kahden vastaavan suureen suhde, se on dimensioton.

määritelmänsä vuoksi tyhjiön dielektrisyysvakio on 1.

ny-materiaali kykenee polarisoitumaan enemmän kuin tyhjiö, joten materiaalin k on aina > 1. Huomaa, että dielektrisyysvakio on myös taajuusfunktio joissakin materiaaleissa, esim.polymeereissä, pääasiassa siksi, että polarisaatioon vaikuttaa taajuus.

low-k-Dielektrinen on dielektrinen, jolla on alhainen permittiivisyys eli alhainen kyky polarisoida ja pitää varaus. Low-k-eristeet ovat erittäin hyviä eristeitä eristämään signaalia kuljettavia johtimia toisistaan. Siten low-k-eristeet ovat välttämättömyys hyvin tiheä monikerroksinen IC: n, jossa kytkentä hyvin lähellä metallilinjoja on tukahdutettava estää hajoaminen laitteen suorituskykyä.

korkea-k-Dielektrinen puolestaan on erittäin permittiivinen. Koska high-k dielectrics ovat hyviä tilalla maksu, ne ovat edullisia dielectric kondensaattorit. High-k-eristeitä käytetään myös muistisoluissa, jotka tallentavat digitaalista dataa varauksen muodossa.