高频电容器陶瓷ppt课件.ppt

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1、第二节高频电容器陶瓷高频电容器陶瓷主要用来制造高频下应用的瓷介电容器。2.1性能特点及分类一、特点：①介电常数高，=10～1000，介于装置瓷和低频电容器（铁电电容器）之间。实现小元件，大容量。1②介质损耗低。③介电常数温度系数的范围(αε)很广。可以从一个很大的负值到一个很大的正值之间变化。2随T↑，ε可以↑、↓或者不变。可分别将它们用来制作高频热补偿电容器（它在电路中的作用是：随T改变，它的改变可补偿其它电容器的参数改变的总和，避免其参数的漂移）。介电常数温度系数αε→0用来制备各种高频热稳定电容器。3很多高频电容器陶瓷的主晶相在三种以上，属多相介质，其ε和αε可用对数混合定则近似计

2、算：介电常数：lnε=∑Cilnεi介电常数温度系数：αε=∑CiαεiCi—各成分的体积分数；εi—对应的介电常数；αεi—对应的介电常数温度系数。4高频电容器陶瓷的介电常数温度系数的大小，可以通过不同的瓷料组成来调节，亦即可通过控制瓷料中含有不同介电常数温度系数值(正值或负值)的各种晶相在瓷料中含量的多少来获得一系列不同介电常数温度系数的陶瓷材料。二、高频电容器陶瓷的分类51、介电性能分类：（1）高频热补偿电容器陶瓷：陶瓷材料具有较大的负的介电常数温度系数。这类陶瓷电容器通常使用在振荡回路里，以补偿回路电感元件部分的正温度系数，使回路的振荡频率保持不变或变化很小。6（2）高频热稳定电容

3、器陶瓷：这类陶瓷的介电常数温度系数的绝对值很小。可以用这种瓷料制成高稳定的电容器使用在精密电子仪器和设备中。2、按组成分类：7名称主晶相εαε（/℃）1金红石瓷TiO280～90－750×10-62钛酸钙瓷CaTiO3150－1500×10-63钙钛硅瓷CaTiSiO330～50＋1200×10-64钛酸镁瓷2MgO·TiO21460～70×10-65镁镧钛瓷MgTiO3及LaO·2TiO210～40－40～＋40×10-66锡酸盐瓷10～4040～20000×10-67锆酸盐瓷30～40－400～＋200×10-68钛锶铋、钛酸铋溶解于钛酸锶中形成的一种固熔体250－2500×10-6

4、82.2金红石瓷主晶相为金红石(Ti02)。介电常数较高，ε=80～90，αε=－750～－850×10-6。介质损耗很小，常用作高频温度补偿电容器陶瓷材料。一．Ti02的性能钛原子核外电子排布：3s23p63d24s2。3s2和3p6电子亚层处于亚稳状态。93d2和4s2能量相当，这四个电子都容易失去，它可全部失去，也可以部分失去，因此，Ti可是＋2，＋3，＋4，为多价元素，随外界环境不同，可从低价（失去电子）→高价，也可以由高价（得到电子）→低价。10Ti02在还原性气氛下，氧离子离开晶格，并交出二个电子，这两个电子将Ti4+还原成Ti+3，由于Ti02的还原，使材料的介电性能大大恶化

5、，绝缘电阻下降，介质损耗增加，抗电强度降低，材料外观由白色变成黑灰色或者其他颜色。11Ti02还原后变成灰黑色的原因：是因为形成了F—中心(色心)。Ti02失去氧在晶格中留下的一个氧离子(阴离子)空位，是带正电的，形成一个正电中心。所交出的电子被一部分Ti4+离子接收而还原Ti+3离子，亦即[Ti4+·e]，这个电子与钛离子结合较松，能量状态较高，只要吸收少量的能量又重新失去这个电子恢复为四价钛离子，这个电子又易被氧离子空位俘获形成F—中心。12束缚在F—中心的电子离解时要吸收一定的能量，在可见光谱上便出现了相应的吸收带，因而材料也就显示与吸收带相对应的颜色。引起Ti02还原的原因有几种：

6、1、烧成时，由于还原气氛(如CO、H2等)引起的。2、高温热分解，在1400℃以上发生。Ti02→[Ti4+1-2xTi3+2x]O2-2-x□x+x/2O2↑133、杂质。不同电价的离子对金红石瓷的影响不同。（1）含有与Ti4+电价相等的杂质离子时。如Zr4+置换Ti4+，在电场作用下，Ti4+电价变换而出现的电子迁移，受到外来离子的“阻碍”，使Ti02瓷的电导↓，损耗↓，改善了介电性能。14(2)含有高价杂质离子。Nb5+、Ta5+（钽）、Sb5+(锑)、W6+。与Ti4+置换进入晶格后，为保持电价平衡，必须有相当数量的Ti4+→Ti+3。由于Ti+3的出现，电导↑，电子松弛极化↑，致

7、使ε↑，tg↑，这种现象在生产高频电容器陶瓷时不希望出现。15有时利用纯的氧化钛被少量高价杂质离子置换后电导增加而形成N型半导体。（称为原子价控制半导体）(3)同时含有高低价杂质。（Nb5+、Ta5+、Sb5+、W6+和Mg2+、Al3+、La3+）它们与Ti4+置换进入Ti02晶格中，低价离子和高价离子置换后由于电价相等，Ti4+不再被还原成Ti3+。16由于电价补偿作用，Ti02抗还原能力↑，改善了瓷料的介电性能。