Dielektrikum

Das Dielektrikum ist ein nichtleitendes Material, das in Kondensatoren und Kabeln benutzt wird. Es ist ein Nichtleiter dessen atomare Struktur keine frei beweglichen Ladungsträger besitzt. Dielektrika können Feststoffe sein, aber auch Flüssigkeiten und Gase.


In der Elektronik und Kommunikationstechnik werden Dielektrika in Kondensatoren, Kabeln, Antennen und Steckern eingesetzt. Bei Kondensatoren ist es das Material, das zwischen den beiden Elektroden liegt, bei Koaxialkabel oder HF-Steckern liegt es zwischen dem Innen- und Außenleiter. Dielektrika, die in Kondensatoren eingesetzt werden, können nichtleitende Flüssigkeiten wie Öl sein, Nichtleiter wie Keramik, Glas, Kunststoff, Glimmer (Mica) oder Gummi, aber auch Oxidschichten und Luft. In Hochfrequenzkabeln und HF-Steckern verwendet man hingegen Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Polypropylen (PP) oder Polytetrafluorethylen (PTFE).

Das Dielektrikum von Kabeln

Die Eigenschaften des Dielektrikums zeigen sich in der Dielektrizitätskonstanten bzw. der Permittivität und haben einen unmittelbaren Einfluss auf die Kapazität von Kondensatoren. Das hängt damit zusammen, dass die elektrische Feldstärke im Dielektrikum geschwächt wird. Bei Kabeln geht die Dielektrizitätskonstante direkt in das Übertragungsverhalten von Koaxialkabeln ein. Dabei bestimmt das Dielektrikum maßgeblich den Wellenwiderstand und die Dämpfung. Ein weiterer Kennwert fürDielektrika ist deren Durchschlagsfestigkeit.

Das Dielektrikum von Kondensatoren

Bei Kondensatoren kann das Dielektrikum aus Papier sein, das allerdings zunehmend von Kunststoffen wie Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyester (PET), Polytetrafluorethylen (PTFE) und Polystyrol (PS) ersetzt wird, es kann sich um eine gesinterte Keramikschicht handeln oder um Oxide, wie Aluminuimoxid (Al2O3), Tantal-Pentoxid (Ta2O5) oder Niob-Pentoxid (Nb2O5) bei Elkos und Tantal-Kondensatoren. Bei Folienkondensatoren geht das Temperaturverhalten des Dielektrikums mehr oder weniger stark auf die Kapazität des Kondensators ein. Die Temperatureigenschaften des Dielektrikums werden durch eine dreistellige Buchstaben-Ziffernkombination charakterisiert. Bekannte Bezeichnungen für diese Temperatureigenschaften von Keramikkondensatoren und Vielschicht-Keramikkondensatoren (MLCC) sind X7R, X8R, Y5V und Negative-Positive-Zero (NPO).

Dielektrika mit einer Permittivität von über 4 werden als High-k-Dielektrika bezeichnet. Dazu gehören u.a. Siliziumnitrid (Si3N4), Aluminiumoxid (Al2O3) und Titandioxid (TiO2). Eingesetzt werden solche High-k-Dielektrika u.a. in MIS-Kondensatoren und integrierten Schaltungen.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Dielektrikum
Englisch: dielectric
Veröffentlicht: 27.02.2017
Wörter: 340
Tags: #Kabelaufbau #Passive Bauelemente
Links: Al2O3 (aluminium oxide), Antenne, Dämpfung, Durchschlagsfestigkeit, Elektrode