Elektrische Eigenschaften
Quarzgläser sind exzellente elektrische Isolatoren. Die große Bandlücke in der elektronischen Struktur der Si-O-Verbindung begrenzt die elektrische Leitung auf Ströme, die durch bewegliche ionische Verunreinigungen getragen werden. Aufgrund der sehr niedrigen Konzentration solcher Verunreinigungen ist der elektrische Widerstand entsprechend hoch.
Der Widerstand zeigt eine starke exponentielle Temperaturabhängigkeit, da ionische Leitung mit dem Diffusions- koeffizienten der ionischen Ladungsträger einhergeht. Der Widerstand nimmt folglich bei zunehmender Temperatur ab, ganz im Unterschied zu typischen Leitern wie Metallen.
Die dielektrische Konstante von Quarzgläsern liegt bei einem Wert von etwa 4 und somit signifikant unter dem Wert anderer Gläser ist. Dieser Wert ändert sich über einen weiten Frequenzbereich nur wenig. Die Ursache für die niedrige dielektrische Konstante ist wiederum auf das Fehlen geladener beweglicher Ionen zurückzuführen. Zudem kommt die Steifigkeit des Si-O-Netzwerks, welche der Struktur eine sehr niedrige Polarisierbarkeit verleiht.
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Elektrische Daten
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Elektrisch geschmolzen
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Flammgeschmolzen
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Synthetisch
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Elektrischer Widerstand in Ω × m
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20 °C
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1018
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1018
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1016
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400 °C
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1010
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1010
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1010
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800 °C
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6.3 × 106
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6.3 × 106
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6.3 × 106
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1200 °C
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1.3 × 105
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1.3 × 105
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1.3 × 105
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Durchschlagfestigkeit in KV/mm (Probendicke ≥ 5 mm)
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20 °C
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25 ... 40
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25 ... 40
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25 ... 40
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500 °C
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4 ... 5
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4 ... 5
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4 ... 5
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Dielektrischer Verlustwinkel (tg δ)
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1 kHZ
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5.0 × 10 –4
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5.0 × 10 –4
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5.0 × 10 –4
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1 MHz
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1.0 × 10 –4
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1.0 × 10 –4
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1.0 × 10 –4
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3 × 1010 Hz
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4.0 × 10 –4
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4.0 × 10 –4
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4.0 × 10 –4
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Dielektrische Konstante (ε)
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20 °C
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0 ... 106 Hz
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3.70
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3.70
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3.70
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23 °C
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9 × 108 Hz
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3.77
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3.77
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3.77
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23 °C
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3 × 1010 Hz
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3.81
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3.81
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3.81
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