电容器陶瓷课件.ppt

1、，和各种和各种等等 ；目前，目前，已成为已成为、的的。 ， 不太高，在不太高，在量级；量级；，；其；其，又称为，又称为或或；：一般不含：一般不含Fe,，它的主要性能是，它的主要性能是(量级量级)且且，亦称为，亦称为：在转变温度下，：在转变温度下，存在，存在；：利用半导电的陶瓷在晶粒界面或电极界面上所：利用半导电的陶瓷在晶粒界面或电极界面上所形成的形成的，其，其(量级量级)。 包括以包括以、为基的体系为基的体系 四方四方 4.21 114 Tm时热力学稳定时热力学稳定（）斜方斜方 4.11 78 加热加热四方四方 3.87 48可见，可见， 与晶格的排列紧密程度有关，与晶格的排列紧密程度有关，转

2、化为金红石转化为金红石 纯纯TiO2：在在：在在：， ，放出氧；，放出氧；： ，还原后的，还原后的TiO2具有具有半导体的性质。半导体的性质。天然很少见，人工合成。配方很多，但基本相似，所有的天然很少见，人工合成。配方很多，但基本相似，所有的配方中都含有二氧化钛，而且是配方中都含有二氧化钛，而且是，烧结陶瓷中的，烧结陶瓷中的是是。书书p249, Tabel 9.11给出了几种配方，需要时可查阅。给出了几种配方，需要时可查阅。 使用，使用，选用，选用；SiO2会使陶瓷的会使陶瓷的 ，如图，如图9.4.1所示；所示；：防止：防止 ，防止金红石再结晶，使瓷件晶粒细而致密，从，防止金红石再结晶，使瓷件

3、晶粒细而致密，从而可提高瓷件的热稳定性和频率稳定性以及介电强度。而可提高瓷件的热稳定性和频率稳定性以及介电强度。总之总之 ，和和对金红石瓷产品的质量对金红石瓷产品的质量有很大影响，应在实践中不断探索，寻求最佳方案。有很大影响，应在实践中不断探索，寻求最佳方案。 图图9.4.1 金红石瓷金红石瓷、TK与与SiO2杂质含量的关杂质含量的关系系 金红石瓷和其他含钛陶瓷金红石瓷和其他含钛陶瓷，随时间随时间，甚至发生，甚至发生，产品的颜色会逐渐，产品的颜色会逐渐，这种现，这种现象称为象称为。 如果如果，并停留，并停留，则样品的，则样品的到起始值，到起始值，到鲜黄色，这种性能恢复的现象称为到鲜黄色，这种性

4、能恢复的现象称为。 金红石瓷介电常数与频率、温度的关系见图金红石瓷介电常数与频率、温度的关系见图9.4.2 金红瓷的主要性能见金红瓷的主要性能见P250 Tabel 9.12。 图图9.4.2 金红石瓷金红石瓷 与与T和和f的关系的关系目前，人们仍在目前，人们仍在，主要，主要围绕围绕和和，进行。进行。，可以获得可以获得，, 的电性能，其的电性能，其为为 包括包括、 陶瓷，是陶瓷，是。 以钛酸镁陶瓷的生产工艺和有关性能为例加以介绍。以钛酸镁陶瓷的生产工艺和有关性能为例加以介绍。 图图9.4.3 MgOTiO2系统相图系统相图 一般情况下，一般情况下，TiO2与与MgO化合化合总是总是，而，而。

5、：(1) 在在的助熔的助熔剂。例如剂。例如MgCl2、BaCl2、PbO、 Bi2O3、H2BO3等，等，这类助熔剂这类助熔剂； (2) 能与配方中其他组分能与配方中其他组分，如，如ZnO、CaF2、滑石等，、滑石等，这类助熔剂这类助熔剂；。 。图图9.4.4 TiO2MgO系组成系组成 与与TK的关系的关系 电容器陶瓷是结晶态陶瓷，主晶相含量很高。因此可通过电容器陶瓷是结晶态陶瓷，主晶相含量很高。因此可通过，形成很复杂的化，形成很复杂的化学组成。学组成。 例如，为了例如，为了MgOTiO2系统的系统的 及它的及它的，可以，可以等。等。 实际上，它们已属于实际上，它们已属于、。 镁镧钛三元系的

6、组成与镁镧钛三元系的组成与、TK、tg、烧结温度范围的关、烧结温度范围的关系如图系如图9.4.5、图、图9.4.6、图、图9.4.7和图和图9.4.8所示。所示。 图图9.4.8 MTLTT系瓷料的介电系瓷料的介电常数温度系数与组成关系常数温度系数与组成关系图图9.4.9 MTLTT系瓷料烧结温系瓷料烧结温度范围分布图度范围分布图图图9.4.6 MTLTT系瓷料组成与介系瓷料组成与介电常数的关系（室温电常数的关系（室温1MHz）图图9.4.7 MTLTT系瓷料的介质系瓷料的介质损耗角正切与组成关系（室温损耗角正切与组成关系（室温1MHz） Ca、Sr、Ba与与SnO2生成的锡酸盐生成的锡酸盐

7、高，高，T烧结烧结低，适宜于制造高频下低，适宜于制造高频下工作的陶瓷电容器；工作的陶瓷电容器； 由于我国有丰富的锡和方解石，所以以锡酸钙为基的电容器陶瓷大量由于我国有丰富的锡和方解石，所以以锡酸钙为基的电容器陶瓷大量生产。生产。 ：1112小时小时 为防止晶粒长大，破坏瓷料的电性能，为防止晶粒长大，破坏瓷料的电性能，； 由于瓷体需要快冷，故体积大，形状复杂的瓷体制造有困难。由于瓷体需要快冷，故体积大，形状复杂的瓷体制造有困难。 我国生产的我国生产的有有： 可采用银为电极制成可采用银为电极制成电容器。电容器。：高达高达左右，生产左右，生产，不，不含铅，含铅，在，在 300小时的小时的(85土土5

8、，110伏直流电压伏直流电压)现象，现象，保持在，保持在1011 。 铁电电容器陶瓷铁电电容器陶瓷，的是的是或或的的 ：TTc时，晶体结构发生畸变，时，晶体结构发生畸变， Ba2+和和Ti4+相对于相对于O2-发生位发生位 移，产生偶极矩，即自发极化。移，产生偶极矩，即自发极化。图图9.4.10 BaTiO3晶胞结构晶胞结构，和和强，强，大大在在BaTiO3陶瓷中，除了陶瓷中，除了BaTiO3主晶相以外主晶相以外,其他相统称其他相统称为为(或边界层或边界层)，晶界层可能是玻璃相或是晶相，晶界层可能是玻璃相或是晶相，或者是或者是。图图9.4.11是晶界层示意图，是晶界层示意图，将掺有少量稀土元素

9、（如将掺有少量稀土元素（如La）的的，如，如Bi2O3, CuO等，然后在等，然后在9501250，使金属氧，使金属氧化物沿晶粒边界扩散，化物沿晶粒边界扩散，便会变成便会变成，而，而仍为仍为，晶，晶粒边界层厚度粒边界层厚度d相当于电容器的介质层相当于电容器的介质层, ，所以，所以。Fig.9.4.11Fig.9.4.11的晶界层等效于两个电的晶界层等效于两个电容的串联。容的串联。 20000200008000080000，C C0.50.5 F/45V,F/45V,图图9.4.11 晶界层示意图晶界层示意图(a)晶界层为低介电相；晶界层为低介电相； (b)等效电路图等效电路图2111CCCM

10、总总电电容容 l在在 BaTiO3基础上基础上，或，或，可对，可对，。l例如对高介电铁电瓷料，我国最早研制的例如对高介电铁电瓷料，我国最早研制的系统，加入少量系统，加入少量和和，居里，居里峰在峰在左右，但容量变化率大，负温度范围损耗很大；左右，但容量变化率大，负温度范围损耗很大；l为了为了，满足，满足10万万pF的小型瓷介单片电容器的小型瓷介单片电容器的要求的要求, 对对系统作了进一步研究，发现在系统作了进一步研究，发现在BaTiO3烧块中加入少量烧块中加入少量，配方中加入少量，配方中加入少量和和，再配合适当的工艺，可获得，再配合适当的工艺，可获得的瓷料，但的瓷料，但存在烧成温度较高，老化率较

11、大的缺点；存在烧成温度较高，老化率较大的缺点；l随着瓷介电容器的微小型化，已经研制出了随着瓷介电容器的微小型化，已经研制出了的铁电电容器瓷料；的铁电电容器瓷料；l利用利用Bi2(SnO3)3对对BaTiO3有强烈压峰效应而研制有强烈压峰效应而研制的的；等。等。 最常用的是由最常用的是由或或所组成的反铁电体。所组成的反铁电体。 制备制备（）；）；制作制作（反铁电态和铁电态反铁电态和铁电态）；）；，等等;还可用于还可用于 可知，对于反铁电陶瓷储能电容器材料，可知，对于反铁电陶瓷储能电容器材料， 和和E大是有利的，大是有利的，其中，其中，E是极化电场的场强，越高越好。是极化电场的场强，越高越好。无法适应使用相无法适应使用相变场强高的要求，变场强高的要求，加入加入左右的左右的，在，在的瓷片，的瓷片，直流场强直流场强40MVm时储能密度可达时储能密度可达2.1MJm3，但其使用，但其使用寿命短，特别是在交流电场下使用时更是如此。寿命短，特别是在交流电场下使用时更是如此。 最最大大EdEEJ0 目前，主要有目前，主要有的固溶体，分别是：的固溶体，分别是：，用，用;ro：，用，用。配料配料合成合成 预烧预烧 粉碎粉碎 成型成型 烧成烧成 为了使瓷件能达细晶结构，细粉粒度要求为了使瓷件能达细晶结构，细粉粒度要求，在预，在预烧和烧成过程中应烧和烧成过程中应。