电容器陶瓷-高频.ppt

第二章电容器陶瓷,片状电容器贴片式多层陶瓷电容器MLCC,1.电容的基础知识,1）概念：能存储电荷的容器。电容器基本模型是一种中间被电介质材料隔开的的双层导体电极所构成的单片器件。这种介质必须是纯绝缘材料。电容器常用的介质材料有空气、天然介质、合成材料。电容器所用陶瓷介质是以钛酸盐为主要成份。,通交隔直在充电或放电的过程中，两极板上的电荷有积累过程，或者说极板上的电压有建立过程，因此电容器上的电压不能突变。,2）电容器两个重要的特性,2.电容器的分类,陶瓷介质类（1、2、3类）有机薄膜类（聚酯PET、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC、聚2,6萘乙烯酯PEN、聚苯硫醚PPS）电解类：钽、铝电解液、有机半导体络合盐TCNQ、导电聚合物阴极聚吡咯（PPY）聚噻吩（PTN）其他类（云母、云母纸、空气）,陶瓷电容器以其体积小、容量大、结构简单、优良的高频特性、品种繁多、价格低廉、便于大批量生产而广泛应用于家用电器、通信设备、工业仪器仪表等领域。陶瓷电容器是目前飞速发展的电子技术的基础之一,今后,随着集成电路（IC)、大规模集成电路(LSI)的发展,可以预计,陶瓷电容器将会有更大的发展。,1、对电容器瓷的一般要求：介电常数大，以制造小体积、重量轻的陶瓷电容器，电容器体积整机体积、重量介质损耗小，tg=（16）10-4，保证回路的高Q值。高介电容器瓷工作在高频下时、tg。对I类瓷，介电系数的温度系数要系列化。对II类瓷，则用随温度的变化率表示（非线性）。,I类瓷,II类瓷,2-1概述,体积电阻率v高（v1012cm）为保证高温时能有效工作，要求v高抗电强度Ep要高a、小型化，使=V/db、陶瓷材料的分散性，即使Ep，可能仍有击穿,2-1概述,2、电容器瓷分类：,2-1概述,类瓷：高，较大的tg，强介陶瓷或称铁电陶瓷,类瓷：,低介（0+1000即可满足基本的应用要求。此外,对于在某种具体条件下工作的微波介质陶瓷,除了满足以上介电性能要求外,也要考虑到材料的传热系数、绝缘电阻、相对密度和可加工性等因素。同时，材料还应该具有良好的物理、化学稳定性、热膨胀系数小、机械强度大等性能且材料表面、内部缺陷应尽可能少。,（1）低和高Q值的MWDC。低和高Q值的微波介质陶瓷主要是BaO-MgO-Ta2O5、BaO-ZnO-Ta2O5或BaO-MgO-Nb2O5、BaO-ZnO-Nb2O5系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其=2530，Q=(13)104(在f10GHz下)，f0。主要用于f8GHz的卫星直播等微波通信机中作为介质谐振器件。具有A(BB)O3型结构的复合钙钛矿材料。因为具有低介电损耗tan和高介电常数而被广泛用作微波介质谐振器。Ba(Zn1/3Ta2/3)O3(BZT)就是这类材料的典型代表，它的介电常数29，在10GHz下品质因素Q9000，谐振频率温度系数f110-6/。根据研究，在微波频率下，品质因素Q随着钙钛矿晶胞的B位Zn2+、Ta5+的增加而增大。,微波介质陶瓷的分类及研究现状,（2）中等和Q值的MWDC。主要是以BaTi4O9、Ba2Ti9O20和(Zr,Sn)TiO4等为基的微波介质材料，其中的40，Q=(69)103(在f=34GHz下)，f510-6/。主要用于48GHz频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作为介质谐振器件。国外报道的研究结果表明：在4.5GHz下，对于BaTi4O9，=38，Q13103，f=1.410-5/；对于Ba2Ti9O20，=39，Q1.2103，f=410-6/。单相Ba2Ti9O20陶瓷具有很高的介电常数，很低的介电常数，温度系数和微波介质损耗，特别适于制作微波介质谐振器和卫星用滤波器等高介高频元器件。,微波介质陶瓷的分类及研究现状,（3）高而Q值较低的MWDC。目前重点研究的用于0.84GHz频率范围内高介电常数微波介质陶瓷，主要有以下几种体系：钨青铜结构BaO-Ln2O3-TiO2系列。1978年Kolar等人报道了BaO-Nd2O3-TiO2三元系中富TiO2区具有的微波介电性质后，由于此系统的介电常数高，介质损耗低，具有优良的高频特性，因此吸引了许多研究者。许多学者将此类三元化合物固溶体的分子式写为Ba6-xLn8+2x/3Ti18O54(简称BLT体系)；复合钙钛矿CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2系列。该系列实际上是(Li1/2Ln1/2)TiO3和CaTiO3复合而成的。CaTiO3材料在微波频率下具有高、低Q值、较大的正f；而(Li1/2Ln1/2)TiO3则具有高和较大的负f。因而二者的复合有望制备得到高和零f的微波介质材料。铅基钙钛矿系列。铅基钙钛矿系列主要是指(Pb1-xCax)ZrO3、(Pb1-xCax)(Mg1/3Nb2/3)O3、(Pb1-xCax)(Fe1/2Nb1/2)O3、(Pb1-xCax)HfO3等系材料。,微波介质陶瓷的分类及研究现状,微波介质陶瓷材料前景,目前成为研发热点之一的微波介质基片多层共烧结构，需要新型低温烧结微波介质陶瓷系列，其中BiNbO4-CuO系Bi2O3-CaO-Nb2O5系Bi2O3-CaO-ZnO-Nb2O5系BaO-TiO2-Nd2O3-Bi2O3系等，都获得了良好的预期结果。随着信息