Permittivitás és dielektromos állandó k

dielektromos állandó, k

a félvezetők gyártásában és csomagolásában használt különböző anyagok dielektromos tulajdonságai fontos szerepet játszanak az integrált áramkörök kívánt teljesítményének elérésében. Ezért a félvezető iparban dolgozó legtöbb mérnöknek alapvető ismeretekre van szüksége a dielektromos tulajdonságokról.

a dielektromos anyag egyik fontos tulajdonsága a permittivitása. A permittivitás (pp) az anyag elektromos mező által polarizálható képességének mértéke.

a permittivitás fogalmát azonban könnyebb megérteni, ha először egy

szorosan kapcsolódó tulajdonságot, a kapacitást (C) tárgyaljuk. A kapacitás az anyag azon képességének mértéke, hogy tartsa a töltést, ha feszültséget alkalmaznak rajta, és a legjobban egy dielektromos réteggel modellezhető, amely két párhuzamos vezető lemez közé van szorítva.

Ha V feszültséget alkalmaznak egy C kapacitású kondenzátoron, akkor a Q töltés, amelyet képes tartani, egyenesen arányos az alkalmazott V feszültséggel, a C kapacitás pedig az arányossági állandó

. Így Q = CV vagy C = Q/V. a kapacitás mértékegysége a farad (coulomb / volt).

a kondenzátor kapacitása a dielektromos réteg permittivitásától függ, valamint a kondenzátor a területétől és a két vezető lemez közötti d elválasztási távolságtól. A permittivitás és a kapacitás matematikailag a következőképpen függ össze: C =

(A/d).

ha az alkalmazott dielektrikum vákuum, akkor a co kapacitás

=

(A/d), ahol

++

o a vákuum permittivitása (8,85 x 10-12 F/m

).

az anyag dielektromos állandója (k) az anyag permittivitásának aránya

a vákuum permittivitásához képest

++

o, tehát k =

az állandót ezért az anyag relatív permittivitásának is nevezik. Mivel a dielektromos állandó csak két hasonló mennyiség aránya, dimenzió nélküli.

definíciója alapján a vákuum dielektromos állandója 1. A

ny anyag képes polarizálni több mint vákuum, így a K egy anyag mindig > 1. Vegye figyelembe, hogy a dielektromos állandó bizonyos anyagokban, például polimerekben is a frekvencia függvénye, elsősorban azért, mert a polarizációt a frekvencia befolyásolja.

az alacsony k dielektrikum olyan dielektrikum, amely alacsony permittivitással vagy alacsony polarizációs képességgel rendelkezik. Az alacsony k dielektrikumok nagyon jó szigetelők a jelvezető vezetők egymástól való elkülönítésére. Így az alacsony k dielektrikumok nagyon sűrű, többrétegű IC-kben szükségesek, ahol a nagyon szoros fémvonalak közötti kapcsolást el kell nyomni, hogy megakadályozzák az eszköz teljesítményének romlását.

a magas k dielektrikum viszont nagy permittivitással rendelkezik. Mivel a magas k dielektrikumok jól tartják a töltést, a kondenzátorok számára ezek az előnyben részesített dielektrikumok. A magas k dielektrikumokat olyan memóriacellákban is használják, amelyek töltés formájában tárolják a digitális adatokat.