高介电容器瓷PPT课件

§ 3-2 电容器瓷的介电特性
离子晶体中主要是电子位移极化与离子位移极化。
E=0
E
2r
+
-+
原子核
电子
极化前
极化后
电子位移极化
e 40r3
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
-
+
E=0
-
+ E→
a
40(rr)3
n1
离子位移极化
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
a、TiO2、CaTiO3以电子位移极化为主
仍有击穿
§ 3-1 概述
2、电容器瓷分类：
低介（ε<10，tgδ小） 装置瓷
（I高类频瓷）中介（ε=12~50 ，tgδ小） 高介（ε=60~200，tgδ小）
低频：高ε ，较大的tgδ （II类瓷）
强介陶瓷或称铁电陶瓷
III类瓷：超高ε 半导体陶瓷
§ 3-1 概述
Ⅰ类瓷是电容量随温度变化稳定度高的电容器瓷，主 要用于高频谐振回路中。Ⅰ类瓷主要以钛、锆、锡的 化合物及固溶体为主晶相。（主要用于：高频热稳定 电容器瓷，高频热补偿电容器瓷）
钛酸锶铋也是利用SrTiO3钙钛矿型结构的内电场， 而加入钛酸铋等，使之产生锶离子空位，产生离子 松弛极化，从而使ε增大。
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
§3-2-5 含钛陶瓷的介质损耗
低温下高频电容器瓷的tgδ较小，但在一定的频率 下，当温度超过某一临界温度后，由离子松弛极 化和电子电导所引起的大量能量损耗，使材料的 介质损耗急剧地增大。
c、 BaO·4TiO2 ( 0)
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
μ
+ - + - + - +- + -
+
-
- + - + - +- + +
-
+ - + - + - +- + -
+
-
+ - + - + - +- + -
P
电介质的极化
极化强度:
P
i
V
NNEi
介电常数:
1 N Ei 0 E
与N,,Ei有 关 系 。
③、对I类瓷，介电系数的温度系数αε要系列化。对II 类瓷，则用ε随温度的变化率表示（非线性）。
I类瓷
1
d
dT
II类瓷
TC 25oC 25o C
§ 3-1 概述
④、体积电阻率ρv高（ρv>1012Ω·cm） 为保证高温时能有效工作，要求ρv高⑤、
抗电强度Ep要高 a、小型化，使Ε=V/d↑ b、陶瓷材料的分散性，即使Ε<Ep，可能
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
§3-2-1 高介电容器瓷的分类
金红石瓷：TiO2 钛酸盐瓷：CaTiO3、SrTiO3、MgTiO3 按主晶相分 锡酸盐瓷：CaSnO3、 SrSnO3 锆酸盐瓷：CaZrO3 铌铋锌系：ZnO－Bi2O3-Nb2O5 按ε的值分 温度每变化1℃时介电系数的相对变化率
( > 0 )
§ 3-2 电容器瓷的介电特性c、BaO·4TiO2
T n
T Ei
0
T (r r ) a
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
§3-2-3 ε的对数混合法则
ln x1ln 1x2ln 2
x1 1 x2 2
x1x2 1
对于n相系统：
lnx1ln1x2ln2.... xnlnn x11x22... xnn
[TiO6]八面体，Ti4+高价、小半径→离 子位移极化→强大的局部内电场Ei
Ti4+，O2-→ 极化率大→电子位移极化 为主
Ei
T T
n Ei
<<
0
金红石型晶体结构
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
b、CaSnO3、CaZrO3等以离子位移极化为主 T↑→n↓（距离↑）→ε↓ T↑→V↑（热膨胀）→（r++r-）↑ →αa（极化率）按（r++r-）3↑↑→ε↑↑
Ⅱ类瓷以高介电常数为特征，为具有钙钛矿型结构的 铁电强介瓷料，如BaTiO3、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3。（主要 用于：低频高介电容器瓷）
Ⅲ类瓷：半导体陶瓷
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
§3-2-1 高介电容器瓷的分类 §3-2-2 值不同的原因 §3-2-3 ε的对数混合法则 §3-2-4 产生高介电系数的原因 §3-2-5 含钛陶瓷的介质损耗
< 0：TiO2、CaTiO3、SrTiO3 > 0：MgTiO3、CaSnO3、SrSnO3、CaZrO3 3 0： BaO•4TiO2
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
§3-2-2 值不同的原因
有正、负、零，取决于不同温度下质点的极化程
度，也决定于相应温度下单位体积的质点数。
a、 TiO2、CaTiO3 ( << 0) b、 CaSnO3、CaZrO3 ( > 0 )
第三章 高介电容器瓷
§3.1 概述 §3.2 电容器瓷的介电特性 §3.3 高频电容器瓷的主要原料 §3.4 中高压陶瓷电容器瓷
§ 3-1 概述
1、对电容器瓷的一般要求：
①、介电系数大，以制造小体积、重量轻的陶瓷电容器， ε↑→电容器体积↓→整机体积、重量↓
②、介质损耗小，tgδ=（1~6）×10-4，保证回路的高Q 值。高介电容器瓷工作在高频下时ω↑、tgδ↑ 。
另外：①TiO2的二次再结晶，破坏晶粒的均匀度， 使材料的机械性能和介电性能恶化；② Ti4+→Ti3+→tgδ↑
§ 3-3 高频电容器瓷的主要原料
§ 3-3-1 热补偿电容器瓷 § 3-3-2 热稳定电容器瓷 § 3-3-3 温度系数系列化的电容器瓷
§ 3-3 高频电容器瓷的主要原料
§3-3-1 热补偿电容器瓷 定义：αε具有很大的负值，用来补偿振荡回路中电感 的正温度系数，以使回路的谐振频率保持稳定。 1、金红石瓷 ε：80~90，αε：-750~-850×10-6/℃ 2、钛酸钙瓷 ε：150~160 αε：-2300×10-6/℃( -60~120 ℃) - (1500~1600)×10-6/℃( +20~80 ℃)
x1x2... xn 1
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
由以上法则，在生产实践中，可用具有不同εi、 αi材料通过改变浓度比来获得满足各种温度系数要 求的材料。 如：由αε>0 +αε<0的瓷料获得αε≈0的瓷料。
§ 3-2 电容器瓷的介电特性
§3-2-4 产生高介电系数的原因
金红石型和钙钛矿型结构的陶瓷具有特殊的结构， 离子位移极化后，产生强大的局部内电场，并进一 步产生强烈的离子位移极化和电子位移极化，使得 作用在离子上的内电场得到显著加强，故ε大。