在陶瓷介質(zhì)中必定存在著多種形式的極化機(jī)構(gòu)，且不同頻率，不同溫度條件下極化形式也不同。
參加極化的基本質(zhì)點(diǎn)是電子和離子。兩種質(zhì)點(diǎn)參與極化的基本形式也是兩種：
第yi種是位移式極化：瞬時(shí)完成，是*彈性的，不消耗能量，不使介質(zhì)發(fā)熱的極化，包括電子位移極化和離子位移極化。
第er種稱松弛式極化：完成這種極化需要一定的時(shí)間，并且是非彈性的，消耗一定能量，使介質(zhì)發(fā)熱，包括離子松弛極化和電子松弛極化。
下面對(duì)這幾種極化形式分別進(jìn)行討論。
（1）電子位移極化
大多數(shù)陶瓷介質(zhì)的基本質(zhì)點(diǎn)是離子。離子由原子核和電子組成。在沒(méi)有外電場(chǎng)作用時(shí)，離子正負(fù)電荷中xin重合。在外電場(chǎng)作用下，核外電子云發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電子云中xin與原子核中xin產(chǎn)生一定位移，正負(fù)電荷中xin分離，產(chǎn)生偶極矩，稱為電子位移極化。
電子位移極化是可逆的，隨外電場(chǎng)變化而變化，外加電場(chǎng)消失后，電子云又恢復(fù)原狀，電子云極化時(shí)吸收一定能量，恢復(fù)原狀時(shí)，又將能量釋放。
電子位移極化是在離子內(nèi)部發(fā)生的可逆變化，通常不以熱的形式消耗能量，不導(dǎo)致介質(zhì)損耗，它的主要貢獻(xiàn)是引起陶瓷材料介電常數(shù)的增加。
電子位移極化建立的時(shí)間為10-14~10-15秒，只要電場(chǎng)頻率小于1015赫茲，都存在這種形式的極化。電子位移極化存在于一切陶瓷材料中。
（2）離子位移極化組成陶瓷介質(zhì)的正負(fù)離子在電場(chǎng)作用下可以發(fā)生可逆的彈性位移，從而形成離子位移極化。
它只是在平衡位置附近產(chǎn)生的一個(gè)微小的極化。
離子位移極化也是一個(gè)可逆過(guò)程，極化時(shí)吸收電能外電場(chǎng)作功，極化消失時(shí)釋放出能量。
偶極矩：m=αi*e；
αi—離子位移極化的極化率。
αi=q2/k
q—離子電荷；
k—離子間的彈性系數(shù)。與離子間的作用能有關(guān)。
離子間作用力強(qiáng)，相同外電場(chǎng)使離子產(chǎn)生位移困難；
離子間作用力弱，相同外電場(chǎng)使離子產(chǎn)生位移容易。
離子位移極化所需的時(shí)間10-12~10-13秒。
*外電場(chǎng)頻率>1013赫茲時(shí)，時(shí)間<10-13秒，離子位移極化來(lái)不及完成，不再產(chǎn)生離子位移極化，而產(chǎn)生電子位移極化。（極化時(shí)間10-14~10-15秒）
（3）離子松弛極化
在各種陶瓷內(nèi)部，由于結(jié)構(gòu)缺陷的存在，熱起伏的影響，這些結(jié)構(gòu)缺陷的聯(lián)系弱離子可以從一個(gè)平衡位置遷移到另一個(gè)平衡位置，作局部性的遷移。無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，離子向各個(gè)方向遷移的幾率相等，整個(gè)介質(zhì)不呈現(xiàn)電極性。
在外電場(chǎng)作用下，離子向一個(gè)方向遷移的幾率增大，使介質(zhì)呈現(xiàn)極化。這種極化是離子從一個(gè)平衡位置遷移到另一個(gè)平衡位置而產(chǎn)生的，作用到離子上的與電場(chǎng)作用力相對(duì)抗的不是離子間相互吸引的彈性力，而是不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)阻力，所以這種極化建立的過(guò)程是一種熱松弛過(guò)程，故稱離子松弛極化。
與離子位移極化的區(qū)別：
離子位移極化只在平衡位置附近移動(dòng)。
離子松弛極化，離子是從一個(gè)平衡位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)新的平衡位置。
離子松弛極化可用下述過(guò)程描述，若在某缺陷附近有兩個(gè)平衡位置1及2，中間隔有勢(shì)壘u（下圖a),當(dāng)離子熱運(yùn)動(dòng)能超過(guò)勢(shì)壘高度u時(shí)，離子就從1遷移至2，反之，離子也可以從2遷移至1.在一定溫度下離子遷移的幾率與勢(shì)壘u有關(guān)。
如圖所示：
無(wú)外電場(chǎng)時(shí)：
圖（a)中，離子從位置1→位置2，所需能量u，
離子從位置2→位置1，所需能量u，
二者的幾率相同。
在外電場(chǎng)作用下：
圖（b)中，離子從位置1→位置2，所需能量u-△u，離子從位置2→位置1，所需能量u+△u。
一段時(shí)間后，位置2帶正電（位置1的離子數(shù)相應(yīng)減少）；
位置1帶負(fù)電（位置2的離子數(shù)相應(yīng)增加）。
離子松弛極化率為：
αt=(q2-δ2)/12kt
q—靜電單位電荷；
δ—1、2間的距離；
t—溫度。
由此可見(jiàn)，離子松弛極化率與溫度有明顯的關(guān)系。溫度升高時(shí)，離子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇，破壞離子沿電場(chǎng)方向的分布，因而使a降低。
與離子位移極化的另一區(qū)別：在外電場(chǎng)消失后，松弛極化不一定恢復(fù)到原來(lái)位置，因此是不可逆的，它要從外電場(chǎng)吸收一定能量，在什么時(shí)候消耗能量，與外電場(chǎng)頻率有關(guān)。
離子松弛極化建立的時(shí)間約10-2~10-9秒。不同體系時(shí)間差異很大。
松弛極化取決于聯(lián)系弱的質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目，又與整個(gè)體系的溫度有關(guān)。
低溫時(shí)以離子位移極化為主，在高溫時(shí)以離子松弛極化為主。
（4）電子松弛極化
電子在外電場(chǎng)作用下，從一個(gè)結(jié)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)，但其移動(dòng)是有限的，不會(huì)產(chǎn)生電導(dǎo)，只是一個(gè)極化過(guò)程，這種極化也是一個(gè)熱松弛過(guò)程，所以叫做電子松弛極化。
前面討論過(guò)，晶格熱振動(dòng)，晶格缺陷，雜質(zhì)的引入，化學(xué)組成的局部改變等因素都能使電子能態(tài)發(fā)生改變，出現(xiàn)位于禁帶中局部能級(jí)，形成弱束縛電子，如“f—心”和“f'—心”。
“f—心”就是由一個(gè)負(fù)離子空位俘獲了一個(gè)電子所形成的一種常見(jiàn)的情況。
“f—心”的弱束縛電子為周圍結(jié)點(diǎn)上的陽(yáng)離子所共有，在晶格熱振動(dòng)的作用下，吸收一定的能量由較低的局部能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)而處于激發(fā)態(tài)，連續(xù)地由一個(gè)陽(yáng)離子結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)陽(yáng)離子結(jié)點(diǎn)，類似于聯(lián)系弱離子的遷移，外加電場(chǎng)力圖使弱束縛電子的運(yùn)動(dòng)具有方向性，這就形成了極化狀態(tài)。“f—心”顯現(xiàn)的電結(jié)構(gòu)而言，類似于一個(gè)氫離子。
另一種“f'—心”，是一個(gè)二價(jià)負(fù)離子空位，獲得了2個(gè)電子后形成。
在熱起伏的影響下可產(chǎn)生位置宏觀上的移動(dòng)，但這樣移動(dòng)是有限的，不形成電導(dǎo)，只有在外電場(chǎng)足夠強(qiáng)，獲得足夠高的能量時(shí)，弱束縛電子才能激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶而成為自由電子，形成電導(dǎo)，具有電子松弛極化的陶瓷也往往具有電子電導(dǎo)。
電子松弛極化是一個(gè)不可逆過(guò)程，與外電場(chǎng)頻率有關(guān)。
電子松弛極化時(shí)間：10-2~10-9秒。
外電場(chǎng)頻率高于10-9秒時(shí)，電子松弛極化不存在。
（5）空間電荷與界面極化
任何材料內(nèi)部總是存在不均勻性。
空間電荷指的是陶瓷體內(nèi)的電荷，也叫容積電荷。由構(gòu)成陶瓷體內(nèi)部的正負(fù)離子所帶，更重要是指在陶瓷體內(nèi)部電子不平衡，根本原因是在內(nèi)部電荷分布不平衡，空間電荷的形成有以下幾種情況：
①宏觀極化在外電場(chǎng)作用下，離子向電極的宏觀移動(dòng)，導(dǎo)致瓷體內(nèi)部離子減少，電極附近離子增加，電荷積聚在瓷體與電極之間的界面附近，呈現(xiàn)宏觀極化現(xiàn)象。
②微觀不均勻性在晶體內(nèi)部，存在晶界，相界，晶格畸變，雜質(zhì)的地方，阻礙了離子的移動(dòng)，產(chǎn)生離子（電荷）的堆積。稱為微觀不均勻結(jié)構(gòu)。
③形成層的作用對(duì)材料施加外電場(chǎng)，材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在新、舊物相之間產(chǎn)生界面，從而積聚電荷，即形成層使電荷聚集，形成空間電荷。
④宏觀不均勻性
陶瓷體內(nèi)部存在宏觀不均勻性：夾層、氣泡，影響離子的遷移，在界面上發(fā)生電荷積聚，形成空間電荷。
以上因素都是由于界面對(duì)離子遷移產(chǎn)生阻礙作用，而產(chǎn)生極化，統(tǒng)稱為界面極化，其極化所需時(shí)間數(shù)秒至數(shù)十小時(shí)。
在較高的頻率下，界面極化不存在，所以高頻電路中不存在界面極化。界面極化只對(duì)直流和低頻下的介電性質(zhì)有影響。
（6）介質(zhì)吸收指對(duì)陶瓷電容器，外加直流電流，開(kāi)始瞬間電流很大，隨時(shí)間推移，電流減小并逐漸趨于穩(wěn)定，看起來(lái)就象電流被陶瓷吸收了，形象的稱為介質(zhì)吸收。（見(jiàn)下圖）。
圖中10稱起始電流，穩(wěn)定值ls稱漏電流，在l0和is之間隨時(shí)間t變化的電流it，稱吸收電流。切斷電源將電容器電極短路，發(fā)生類似的反向放電電流l0≥it≥is。
這是因?yàn)?，電流接通以后，施加外電?chǎng)，產(chǎn)生了各種極化，隨時(shí)間推移，有些極化已經(jīng)形成，而有些極化還在建立，l減小，足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，所有極化已經(jīng)完成，電流趨于穩(wěn)定，這時(shí)的電流為漏電流is。
（7）諧振式極化
陶瓷中的電子、離子都處于周期性的振動(dòng)狀態(tài)，其固有振動(dòng)頻率為1012~1015hz，即紅外線、可見(jiàn)光和紫外線的頻段。
當(dāng)外加電場(chǎng)的頻率接近此固有振動(dòng)頻率時(shí)，將發(fā)生諧振。電子或離子吸收電場(chǎng)能，使振幅加大呈現(xiàn)極化現(xiàn)象；電子或離子振幅增大后將與其周圍質(zhì)點(diǎn)相互作用，振動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱量，或發(fā)生輻射，形成能量損耗。這種極化僅發(fā)生在光頻段。
（8）自發(fā)極化
自發(fā)極化是鐵電體*的一種極化形式。鐵電晶體在一定的溫度范圍內(nèi)，無(wú)外加電場(chǎng)作用時(shí)，由于晶胞結(jié)構(gòu)的原因，其晶胞中的正負(fù)電荷中xin不重合，即原晶胞具有一定的固有偶極矩，這種極化形式稱為自發(fā)極化，自發(fā)極化的方向隨外電場(chǎng)方向的變化而發(fā)生相應(yīng)變化，晶體的這種性質(zhì)稱為鐵電性。
p20表2—3為各種極化形式的比較。
極化的基本形式
極化的基本形式
極化的基本形式
極化的基本形式