电介质陶瓷讲解学习.ppt

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1、电介质陶瓷2.电介质陶瓷的一般特性2.1电绝缘与极化电介质陶瓷中的分子正负电荷彼此强烈地束缚，在弱电场的作用下，虽然正电荷沿电场方向移动，负电荷逆电场方向移动，但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成电流，因而具有较高的体积电阻率，具有绝缘性。由于电荷的移动，造成了正负电荷中心不重合，在电介质陶瓷内部形成偶极距，产生了极化。2.电介质陶瓷的一般特性2.2极化与介电损耗电介质陶瓷的另一特性是介电损耗。任何电介质在电场作用下，总会或多或少的把部分电能转变成热能使介质发热，在单位时间内因发热而消耗的能量称为损耗功率或简称介电损耗。3.电介质陶瓷的分类电介质陶瓷在静电场或交变电场

2、中使用，评价其特性主要指标有体积电阻率、介电常数和介电损耗等参数。根据这些参数的不同，可把电介质陶瓷分为电绝缘陶瓷即装置陶瓷和电容器陶瓷。按性质分别称为压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷。3.1电绝缘陶瓷电绝缘陶瓷又称为装置陶瓷，是在电子设备中作为安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电子原件及器件的陶瓷材料。具有以下性质：a高的体积电阻率；b介电常数小；c高频电场下的介电损耗要小；d机械强度高；e良好的化学稳定性3.电介质陶瓷的分类3.2电容器陶瓷根据陶瓷电容器所采用陶瓷材料的特点，电容器分为温度补偿，温度稳定，高介电常数和半导体系四种类型。若按制造这些陶

3、瓷电容器的材料性质也可分为四大类。第一类为非铁电电容器陶瓷，其特点是高频损耗小，在使用的温度范围内介电常数随温度变化而呈线性变化。因此又称热补偿电容器陶瓷。第二类为铁电电容器陶瓷，其特点是介电常数呈非线性且值高。又称强介电常数电容器陶瓷。第三类为反铁电电容器陶瓷。第四类为半导体电容器陶瓷。3.电介质陶瓷的分类3.2电容器陶瓷用于制造电容器的陶瓷材料在性能上有如下要求；①介电常数应尽可能高。介电常数越高，陶瓷电容器的体积可以做得越小。②在高频、高温、高压以及其它恶劣环境下稳定可靠。③介质损耗角正切值小。这样可以在高频电路中充分发挥作用，对于高功率陶瓷电容器，能提高无

4、功功率。④比体积电阻高于1010Ωm，这样可保证在高温下工作⑤高的介电强度，陶瓷电容器在高压和高功率条件下，往往由于击穿而不能工作。因此提高它的耐压性能，对充分发挥陶瓷的功能有重要的作用。3.电介质陶瓷的分类3.3压电陶瓷概念：压电效应、热释电效应、铁电效应电介质陶瓷中的第三大类即为压电陶瓷，它包括压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷三种。4.电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用4.1电绝缘陶瓷的生产特点电绝缘陶瓷的性能，主要强调三个方面，即高体积电阻率、低介电常熟和低介电损耗。除此之外，还要求具有一定的机械强度。陶瓷材料是晶相、玻璃相及气相组成的多相系统，其电学性能主要

5、取决于晶相和玻璃相的组成和结构，尤其是晶界玻璃相中的杂质浓度较高，且在组织结构形成连续相，所以陶瓷的电绝缘性和介电损耗性主要受玻璃相的影响。4.电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用4.1电绝缘陶瓷的生产特点通常陶瓷材料的导电机制为离子导电。离子导电又可分为本征离子导电、杂质离子导电和玻璃离子导电。要获得高体积电阻率的陶瓷材料，必须在工艺上考虑以下几点；①选择体积电阻率高的晶体材料为主要相。②严格控制配方，避免杂质离子，尤其是碱金属和碱土金属离子的引入，在必须引入金属离子时，充分利用中和效应和压抑效应，以降低材料中玻璃相的电导率。③由于玻璃的电导活化能小，因此应尽可能

6、控制玻璃相的数量，甚至达到无玻璃相烧结。④避免引入变价金属离子，以免产生自由电子和空穴，引起电子式导电，使电性能恶化。⑤严格控制温度和气氛，以免产生氧化还原反应而出现自由电子可空穴。⑥当材料中已引入了产生自由电子或空穴的离子时，可引入另一种产生空穴或自由电子的不等价杂质离子，以消除自由电子和空穴，提高体积电阻率这种方法称作杂质补偿。4.电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用4.1电绝缘陶瓷的生产特点另外，对于绝缘陶瓷还要求低介电损耗，陶瓷损耗的主要来源是漏导损耗、松弛质点的极化损耗及结构损耗。因此，降低材料的介电损耗主要从降低漏导损耗和极化损耗入手：①选择合适的主晶相

7、。②在改善主晶相性质时尽量避免产生缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体。③尽量减小玻璃相含量。④防止产生多晶转换，因为多晶转变时晶格缺陷多，电性能下降，损耗增加。⑤注意烧结气氛，尤其对含有变价离子的陶瓷的烧结。⑥控制好最终烧结温度，使产品“正烧”。5.电介质陶瓷举例5.1镁质瓷镁质瓷是以含MgO的铝硅酸盐为主晶相的陶瓷。按照瓷坯的主晶相不同，它可分为以下四类：滑石瓷、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷及董青石瓷。滑石瓷用于一般高频无线电设备中，如雷达、电视机常用它来制造绝缘零件。镁橄榄石瓷的介质损耗低，比体积电阻大，可作为高频绝缘材料。董青石瓷上午膨胀系数很低，热稳定性好

8、，用于要求