bst基温度稳定型高压电容器介质陶瓷制备和地研究论文

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1、中文摘要随着电子设备小型化及环保需求的不断推进，性能优越且环境友好的高压电容器元件的研制与应用势在必行。本文旨在于钛酸锶钡(BST)基陶瓷体系中获得具有高介电常数、低介电损耗、高耐压强度、低容温变化率的电容器介质材料。本实验在传统固相法基础上，创新性的引入二次配料工艺，首次成功制备了稀土元素氧化物RE203(RE=Y、La、Nd、Dy)和Sb203掺杂的钛酸锶钡(BST)基介电陶瓷，分别系统研究了工艺条件和配方组成对该体系介电陶瓷性能的影响，发现在适当的煅烧温度、烧结温度及保温时间下，减小体系中sr含量，增大RE203及Sb203掺杂

2、量易于获得温度稳定性高的高压电容器陶瓷材料。借助x射线衍射(XRD)以及环境扫描电子显微镜(ESEM)分析了该体系的物相结构和微观形貌，结果表明随Sb203掺杂量增大该BST基介电陶瓷由钙钛矿结构单相化合物转变为细晶多相化合物，而改变Sr含量和RE203添加量该体系介电陶瓷的物相结构无显著变化。根据平均晶胞常数的变化，本文揭示了RE203和Sb203在BST钙钛矿结构中的取代特性，认为稀土元素离子RE3+应占据晶格A位，而Sb3+随掺杂量的增大由A位施主添加剂变为B位受主添加剂。依据取代特性首次建立了该陶瓷体系的缺陷模型。结合击穿理论

3、以及展宽理论，探讨了Sb203在该BST基介电陶瓷中的改性机理，提出陶瓷气孔率以及电致应变所伴生的应力减小是Sb203提高BST基介电陶瓷体系耐压强度的主要原因，而相变扩散、固溶缓冲以及粒界缓冲效应的同时发生是Sb203增强体系温度稳定性的原因。1．6wt％Sb203掺杂的(Bao952Sr004Lao．008)Ti03004陶瓷在室温下具有高介电常数(s，=2326)、低介电损耗(tan万=0．0074)、高耐压强度(E=4．5kV／mm)且其温度特性稳定(AC／C<--L17％，．25oC～85oC)，有望做为环境友好的温度稳定型

4、介电材料应用于高压电容器行业。关键词：钛酸锶钡介电陶瓷高压电容器稀土元素氧化锑取代特性缺陷ABSTRACTTheinvestigationsandapplicationsofenvironment-friendlyhighvoltagecapacitorswithfinepropertiesareimperativeduetotheminiaturizationofelectronicequipmentsaswellasthedemandofenvironmentprotection．Thisdissertationfocuseson

5、thedeveiopmentofdielectricmaterialswithhighpermittivity,lowdielectricloss，highbreakdownvoltageandlowtemperaturecoefficientofcapacitorbasedonbariumstrontiumtitanate(BST)ceramics．Twiceburdentechnologywasinnovativelyintroducedintothetraditionalsolidstatemethodandforthefirs

6、ttimerareearthoxideRE203(RE2Y、La、Nd、Dy)andSb203dopedbariumstrontiumtitanate(BST)dielectricceramicswereobtainedsuccessfullyutilizingthispreparationprocedure．Theeffectsofpreparingconditionsandsamplecompositionsonthecharactersofdielectricceramicswereinvestigatedrespectivel

7、y．Itisrevealedthattemperaturestabledielectricceramicsforhighvoltagecapacitorapplicationscanbesynthesizedusingsuitablecalcinationtemperature，sinteringtemperatureaswellasdurationtimeafterdecreasingSrcontentandincreasingtheadditionlevelofRE203andSb203．TheX．ravdiffraction(X

8、RD)meterandenvironmentalscanningelectronmicroscope(ESEM)wereemployedtoconfirmthephasesandsurfacemorphologiesof