1. 유전체 (Dielectric,Insulator)
ㅇ 자유 전하가 거의 없고 속박 전하 만 존재하는 물질
- 例) 유리,고무,플라스틱,폴리에틸렌 등
2. 유전체 응용
ㅇ 저주파 응용 : 커패시터, 절연체
- 에너지 저장 소자 => 커패시터
- 절연성 소자 => 부도체(절연체)
* 즉, 유전 물질의 특징은 정전용량 증가 뿐 아니라, 절연 특성(낮은 전도성)도 갖음
ㅇ 고주파 응용 : 소형화, 유전손실 등
- 일반적으로,
. 유전율이 클수록, 더 많은 전하를 저장할 수 있고,
. 동일 주파수에서 전자회로를 더 작게 만들 수 있음
- 유전체 손실 활용 : 전자레인지, 레이더 스텔스 기술 등
ㅇ 강유전체 현상 ☞ 압전효과, 초전효과 등
3. 유전체 현상
ㅇ 외부 전기장에 반응하여 전기쌍극자를 만듬
- 비록 자유전자는 없지만 외부 전계를 받았을 때,
- 원자내의 속박전자가 약간의 변위를 일으켜,
- 전기쌍극자를 형성하며,
- 전기 분극 현상이 발생하고,
- 이는 다시 매질 내 전계를 변형시키는 전기작용을 하는 물질
ㅇ 결국, 유전체의 가장 큰 특성으로써,
- 유전체의 전기분극 현상 또는 전기 쌍극자 현상이 있음
4. 유전체 파라미터 (유전체 특성을 정량화시켜줌)
ㅇ 유전상수 : 전기분극을 일으키는 정도(유전율)
ㅇ 절연내력 : 유전체가 절연파괴되기 전까지 견딜 수 있는 최대 전계 세기(절연강도)
ㅇ 유전손실 : 전자기파(교류성 전계)가 진행하며 겪게되는 전력 손실 정도(손실탄젠트)
5. 유전체 손실
ㅇ 손실 유전체 (Lossy Dielectric) = 불완전 유전체
- 전자파가 전파하면서 전력을 잃어버리는 약간의 도전성을 갖는 매질
- 도전율 σ ≠ 0
. 한편, 양 도체 (Good Conductor)는
.. σ = ∞ 또는 ≫ ωε, ε=εo, μ=μrμo
ㅇ 무손실 유전체 (Lossless Dielectric) = 완전 유전체
- 전자파가 전파하면서 전력을 하나도 잃지않는 양질의 유전체
- 도전율 σ = 0 또는 ≪ ωε
ㅇ 자유공간 (Free Space)
- σ = 0, ε = εo (비유전율 εr=1), μ=μo (비투자율 μr=1)
※ [참고] ☞ 복소 전파정수 참조
6. 복소 유전율
ㅇ 복소유전율 εc = ε'- jε”
- 유전체 손실이 없으면, 실수로 간주
- 유전체 손실이 있으면, 복소수로 간주
* 여기서, 유전체 손실은,
. 손실탄젠트(tanδ=ε˝/ε′=σ/ωε)로 나타내기도 함