《电介质材料》PPT课件

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1、第6章电介质材料电介质的定义在较弱电场下具有极化能力并在其中长期存在电场的一种物质电介质的性质绝缘性铁电性压电性热释电性16.1电容器介质材料电容器静电电容器电解电容器：阀金属氧化物电化学离子电容器：不含“电介质”，含“固体电解质”或称“快离子导体”电容器电介质材料的分类绝缘材料，如纸、玻璃、陶瓷、云母、有机薄膜等由铝、钽、铌等阀金属表面生成的介电氧化膜等电容器电介质对材料的要求介电常数ε值尽可能高（得到高比容量）损耗角正切（tanδ)值尽可能低（避免能量损耗）绝缘电阻值高且稳定击穿电场强度高26.1.1纸电介质及其浸渍材料1.电容器纸的组成、结构和特性电容

2、器纸由无纺植物纤维素和空气隙交替分布构成；主要成分纤维素[（C6H10O5)n，n›2000]3纸电介质的ε和tanδ与温度和频率的关系空气ε随温度变化极小，与频率无关，纸电介质ε决定于纤维素，故纸电介质的ε随温度升高而增大，在高频段随频率增高而略微降低；空气的tanδ极小，纸电介质tanδ决定于纤维素，随其密度增大而降低，80℃以上，迅速增大；tanδ在低温区，随频率增大而增大，在高温区，随频率增大而减小。纸电介质的电阻率和抗电强度外加电压低于电离电压，电阻率跟电压无关，高于时，电阻率陡增；抗电强度随密度增大而增加。42.电容器纸的浸渍可供浸渍的材料的分类

3、按极性程度：极性和非极性按物理状态：液态，适于高压和脉冲电容器固态，适于一般直流或低压通用电容器5浸渍后总介电常数的变化采用液体浸渍时采用固体浸渍时6液体浸渍后tanδ和击穿强度的变化tanδ的变化击穿强度ELX的变化76.1.2有机薄膜电容器介质材料非极性薄膜优点：介电损耗很低，电阻率较高缺点：热膨胀系数大，产生不可逆的电容量变化，介电常数低（ε≈2~3)，比率电容量低，机械强度较差常见的有：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯等极性薄膜介电常数低(ε≈3~3.6)常见的有聚对苯二甲酸乙酯、聚碳酸酯、聚酰胺等86.1.3电解电容器介质电解电容器介质：阀金属

4、上生成的氧化物薄膜，厚度0.01～1.5μm，“单向导电性”“自愈特性”阳极：阀金属，如，铝、钽、铌等，在电解槽中会形成具有单向导电性的氧化物薄膜。结构形式：箔式、烧结式和丝式等阴极：与氧化物膜接触的电解质，用另一金属作为引出端（“集电极”）电解质可为液体、糊状物或固体91.箔式铝电解电容器氧化膜介质“形成”的概念膜的结构和特性与阀金属和电解液的组合及形成条件有关铝相应的两类电解液不溶解阀金属及其氧化物膜的，如硼酸、硼砂、柠檬酸等，生成氧化物膜的主要成分；不溶解阀金属但能很好溶解其氧化物膜的，如硫酸、草酸、磷酸等，用于生成电介质的预形成，缩短形成时间，提高效

5、率。电解电容器的Al2O3膜组成立方晶型的γ‘-Al2O3不含水的无定形Al2O3膜水合氧化铝Al(OH)3多孔Al2O310非固体铝电解电容器氧化膜的结构示意图112.固体钽电解电容器钽氧化膜结构及其晶化固体钽电解电容器的特点比率电容量大、性能优异，结构多样固体钽电解电容器的型式烧结型固体烧结型液体箔形卷绕固体固体钽电解电容器的制备由钽粉压块烧结得到的烧结体、烧结体表面形成的钽氧化膜、固体电解质和固体电解质上的导电层构成。制备具有合适孔隙的多孔钽烧结块在多孔钽烧结块表面生长一层作为电介质的氧化膜第二电极，高温热分解覆盖MnO2固体电解质集电极，涂石墨喷金在

6、钽阳极上形成的氧化膜是无定形的Ta2O5126.1.4陶瓷电容器介质介电陶瓷的特点介电常数值高且变化范围大；串联电感小，介电损耗低，在相当高的频段仍有优越的电容特性；具有高强度结构和高可靠性，耐高工作温度；具有高电阻率和高耐电强度。介电陶瓷的分类按工作频率分为低频、中频、高频和微波陶瓷按介电常数值分为低介、中介、高介陶瓷、铁电陶瓷本节根据实用中的介电陶瓷特性分为：高频温度补偿型介电陶瓷高频温度稳定型介电陶瓷低频高介型介电陶瓷半导体型介电陶瓷131.高频温度补偿型介电陶瓷特点中低值介电常数ε的非铁电类陶瓷；温度系数值稳定；在高频及较高温度时介质损耗低。常用的有

7、MgTiO3、CaSnO3、Al2O3、MgO等，但ε较低，热稳定性较差；有前途的是MgO-La2O3-TiO2体系瓷和CaTiO3、SrTiO3、MgTiO3、LaTiO3复合瓷。14具有较高的ε值；常温下具有很小的tanδ，一定频率下，温度超过某一临界值，tanδ值急剧增大，随温度上升而增大；tanδ值随频率的增大而减小金红石型TiO2结构15频率增高后，ε=f(T)曲线在高温方向出现增长162.高频温度稳定型介电陶瓷特点：αε值很低甚至接近零常见的有MgTiO3、CaSnO3等体系，常采用复合固溶体对于TiO2-MgO二元体系正钛酸镁瓷，为了使αε≈0

8、而ε值有所提高加入CaO或CaTiO3,形成固溶体，