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誘電体突起周辺の電界分布

図1は紙面に垂直方向に一様な2次元モデルで、 上下に電極を置いて一様な電界を発生させ(電界=1[V/m])、 下半分に3つの誘電体の突起を置いたものです。
全体の比誘電率をε1、突起の比誘電率をε2とし、 突起間の距離をL、突起の高さをHとします。
突起の高さと誘電率を変えて計算を行い、それらが電界分布に及ぼす特性を調べます。

図2はH/L=1、ε2/ε1=1のときの電圧分布です。 誘電体突起により電圧分布が不均一になることがわかります。
図3は同じケースの電界分布です。 電圧の等高線の密な場所は電界が大きくなり、疎な場所は電界が小さくなります。

図3-図6はH/L=1を一定とし、ε2/ε1を10,3,1/3,1/10と変えたときの電界分布です。
図7-図10はH/L=1/2を一定とし、ε2/ε1を10,3,1/3,1/10と変えたときの電界分布です。
これより、誘電率の低い場所で電界が大きくなることがわかります。
なお、EEM-STFの基本式であるLaplace方程式は誘電率を定数倍しても変わらないことかわかるように、 複数の材質があるときは誘電率の相対比のみで電圧・電界分布が決まります。

◆入力データ : H/L=1H/L=1/2


図1 計算モデル(2次元モデル)

図2 電圧分布(H/L=1、ε2/ε1=10、Y=0面)

図3 電界分布(H/L=1、ε2/ε1=10)

図4 電界分布(H/L=1、ε2/ε1=3)

図5 電界分布(H/L=1、ε2/ε1=1/3)

図6 電界分布(H/L=1、ε2/ε1=1/10)

図7 電界分布(H/L=1/2、ε2/ε1=10)

図8 電界分布(H/L=1/2、ε2/ε1=3)

図9 電界分布(H/L=1/2、ε2/ε1=1/3)

図10 電界分布(H/L=1/2、ε2/ε1=1/10)