高介电容器瓷PPT学习教案

1、会计学1高介电容器瓷高介电容器瓷、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/d b、陶瓷材料的分散性，即使Ep，可能仍有击穿 3-1 概述第1页/共65页2、电容器瓷分类： 3-1 概述低频：高 ，较大的tg高频低介（ 第6页/共65页电介质的极化- + - + - + - +- + - + - + - +- + - + - + - +- + - + - + - +-P iiENNVP EENi01 极化强度:介电常数:有有关关系系。与与iEN, 3-2 电容器瓷的介电特性第7页/共65页+-EE=0原子核电子极化前极化后304r

2、e离子晶体中主要是电子位移极化与离子位移极化。 3-2 电容器瓷的介电特性2r第8页/共65页-+-+E=0E 3-2 电容器瓷的介电特性1)(430nrra第9页/共65页TiO6八面体，Ti4+高价、小半径离子位移极化强大的局部内电场EiTi4+，O2- 极化率大电子位移极化为主 3-2 电容器瓷的介电特性0 3-2 电容器瓷的介电特性 Tn（距离） TV（热膨胀）（r+r-）a（极化率）按（r+r-）3第11页/共65页c、BaO4TiO2 3-2 电容器瓷的介电特性0)(arrTEiTnT 第12页/共65页2211lnlnlnxx 2121xx 121 xx 对于n相系统：1.ln.

3、lnlnln2122112211nnnnnxxxxxxxxx 3-2 电容器瓷的介电特性第13页/共65页 由以上法则，在生产实践中，可用具有不同i、i材料通过改变浓度比来获得满足各种温度系数要求的材料。如：由0 +0的瓷料获得0的瓷料。 3-2 电容器瓷的介电特性第14页/共65页3-2-4 产生高介电系数的原因 3-2 电容器瓷的介电特性第15页/共65页3-2-5 含钛陶瓷的介质损耗 3-2 电容器瓷的介电特性第16页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第17页/共65页3-3-1 热补偿电容器瓷 3-3 高频电容器瓷的主要原料第18页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第1

4、9页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第20页/共65页板钛矿板钛矿金红石金红石锐钛矿锐钛矿（矾酸加快转变）（矾酸加快转变）等杂质使转变点等杂质使转变点、（C650AlZnC91532 3-3 高频电容器瓷的主要原料金红石金红石板钛矿板钛矿锐钛矿锐钛矿晶系晶系正方晶系正方晶系斜方晶系斜方晶系正方晶系正方晶系八面体共棱数八面体共棱数2条条3条条4条条比重比重4.254.113.87莫氏硬度莫氏硬度65656介电系数介电系数1147831第21页/共65页 由此可见，金红石结构最稳定、最紧凑、介电系数最大、性能最好，锐钛矿最差。然而，工业用TiO2主要是锐钛矿和微量的金红石，因此，必须在1

5、2001300氧化气氛中预烧，使TiO2全部转变为金红石结构，同时也使产品在烧结时不致因晶型转变、体积收缩过大而变形或开裂。 3-3 高频电容器瓷的主要原料第22页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料tgtgV、电子松弛极化电子松弛极化、）跃迁到导带（激发能低跃迁到导带（激发能低弱束缚电子弱束缚电子第23页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第24页/共65页32TieVVOO a、烧结气氛 3-3 高频电容器瓷的主要原料第25页/共65页b、高温热分解烧成温度过高，尤其在超过1400时，TiO2脱氧严重，即产生高温分解。 3-3 高频电容器瓷的主要原料第26页/共65页22534

6、215224)(2)21 (OxONbTiTiONbxTiOxxxx34TieTi c、高价（5价）杂质 3-3 高频电容器瓷的主要原料525222TixTixoTiTiOTiTieOeNbONb第27页/共65页34TieTi d、电化学老化 3-3 高频电容器瓷的主要原料第28页/共65页 采用氧化气氛烧结：抑制还原 加入添加剂：降低烧结温度，抑制高温失氧再氧化过程：在低于烧结温度2040，强氧化气氛回炉 掺入低价杂质（受主）：抑制高价杂质 加入La2O3等稀土氧化物：改善电化学老化特性 加入ZrO2：阻挡电子定向移动，阻碍Ti4+变价 3-3 高频电容器瓷的主要原料第29页/共65页(3

7、) 用途 电容器介质：由于-tg与温度、频率有关，适宜于工作在低温高频下（85），通常作热补偿电容器。 作为 的负值调节剂。 3-3 高频电容器瓷的主要原料第30页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第31页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第32页/共65页钛酸钙瓷工作温度高，适合制造小型、大容量、对电容量稳定性要求不高的耦合旁路、隔直流等场合或者电容器温度系数的调节剂。钛酸钙瓷与金红石瓷性能比较 3-3 高频电容器瓷的主要原料性能指标性能指标金红石瓷金红石瓷钛酸钙瓷钛酸钙瓷原因原因7080150160结构不同结构不同（+20+80）-（700100）10-6/-（150016

8、00）10-6/Ei、线性膨胀系数、线性膨胀系数大大tg（1MHz，20）（45） 10-4（23） 10-4玻璃相含量少玻璃相含量少V（cm）101110121014同上同上工作温度工作温度85150第33页/共65页231320128023COCaTiOTiOCaCOC 3-3 高频电容器瓷的主要原料球磨干燥预烧研磨成型烧结第34页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第35页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料3-3-2 热稳定电容器瓷第36页/共65页 3-3 高介电容器瓷的主要原料正钛酸镁正钛酸镁二钛酸镁二钛酸镁偏钛酸镁偏钛酸镁化学式化学式2MgOTiO2MgO2TiO2M

9、gOTiO2结构类型结构类型尖晶石尖晶石钛铁矿钛铁矿（20，1MHz）141714（2080）10-6/+60+204+70tg/10-4（20）383烧结温度（烧结温度（）145013801450优点优点稳定稳定稳定稳定介电性能好介电性能好缺点缺点烧温高烧温高结晶能力强，不适结晶能力强，不适宜作介质瓷宜作介质瓷烧温范围窄，易生烧温范围窄，易生成粗晶；难以成型成粗晶；难以成型第37页/共65页 3-3 高介电容器瓷的主要原料钛酸镁瓷的基本晶相为正钛酸镁Mg2TiO4与金红石TiO2。若要得到0的瓷料，且较小，则加入CaO或CaCO3。323)(CaTiOTiOCaCOCaO即MgTiO3-Ca

10、TiO3固溶体陶瓷。第38页/共65页 3-3 高介电容器瓷的主要原料第39页/共65页 3-3 高介电容器瓷的主要原料第40页/共65页71. 04Snr68. 04Tir 3-3 高介电容器瓷的主要原料第41页/共65页 3-3 高介电容器瓷的主要原料CaTiO3CaSnO315014（2080）10-6/-1300+110tg/10-4（20）233工作温度（工作温度（）150150第42页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料700TiO1500CaTiO233量大，较稳定，易控制量大，较稳定，易控制量少，线性，不易控制量少，线性，不易控制调节剂调节剂瓷的瓷的CaSnO第43页/共

11、65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第44页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料C1330C1400%1wt. 1:SiO%6wt. 3:BaCO,SnTi,%4wt. 1:TiOCOCaSnOSnOCaCO%2 .54:%7 .39:2344223C13302323降降低低到到烧烧结结温温度度由由助助熔熔使使扩扩散散激激活活能能降降低低取取代代矿矿化化剂剂主主晶晶相相wtSnOwtCaCO第45页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料形状（最大的缺点）形状（最大的缺点）限制了坯体的大小和）限制了坯体的大小和（有很强的结晶能力）有很强的结晶能力）（）快冷：防止二次粒长）快冷：防止二

12、次粒长（烧结温度达烧结温度达2CaSnO1C15003第46页/共65页 这类电容器瓷的可在（+120-750）10-6/相当宽的范围内任意调节，可根据电路的要求来选择配方。 常用的该类瓷料有钛锆系、镁镧钛系及钛硅酸钙、硅酸镁系列。1、钛锆系瓷2、镁镧钛系陶瓷3、CaTiO3-CaTiSiO5瓷4、以2MgOSiO2为主晶相的陶瓷3-3-3 温度系数系列化的电容器瓷 3-3 高频电容器瓷的主要原料第47页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第48页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第49页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料机械强度较高机械强度较高化学稳定性好化学稳定性好工

13、作温度高工作温度高抗电强度高抗电强度高电性能好电性能好优点：优点：C155介介电电常常数数太太小小机机械械加加工工性性能能差差需需氧氧化化气气氛氛烧烧结结烧烧结结温温度度高高，温温区区窄窄：价价格格较较高高缺缺点点：C101380ZrO2第50页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料第51页/共65页 3-3 高频电容器瓷的主要原料晶相晶相烧结温度（烧结温度（）tg（104）（10-6/，30150）MgO2TiO21380178204La2O32TiO21400522-20La2O34TiO21380341-96TiO213808612-760四种晶相的性能如下表：第52页/共65页因此，MgOTiO2La2O3TiO2TiO2系的性能为：tg510-4：2087 ：（+100-650) 10-6/烧结温区范围：35 5