介质陶瓷PPT课件

-
+ - + - + - +- + -
+
-
+ - + - + - +- + -
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 。
铁电体的定义
• 具有自发极化强度（Ps）Spontaneous Polarization
• 自发极化强度能在外加电场下反转, Switchable Ps
其结构有带引线并用树脂包封的及不带引线亦无包封 的块状裸露电容器两种。具有体积小，容量大、耐潮性好 等特点。广泛应用于印刷电路及在厚、薄膜混合集成电路 中作外贴元件用。
第5章 电容器介质陶瓷
§5-1 概述 §5-2 陶瓷的铁电性与铁电陶瓷 §5-3 强介铁电瓷的改性机理 §5-4 铁电陶瓷的老化与疲劳现象 §5-5 铁电陶瓷材料确定原则
Brainport
重点掌握的几个概念：
自发极化 剩余极化 矫顽场 铁电体 电滞回线 电畴 铁电陶瓷
Leabharlann Baidu-1 概述
5.1.1 电容器瓷的电气性能指标：
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↑ 。
Ⅲ
高介电常数
由于采用高介电常数陶瓷(ε＝1000～30000， 甚至 更高，可获得大容量：
绝缘电阻高；Q值小，适用于低频
Ⅳ
半导体系
由于利用半导体化的高介电常数陶瓷的表面层或阻挡 层，叫可以比Ⅱ型更小型化
电容器应用热点：独石介质陶瓷
摩尔定律
随着电子技术迅速发展和广泛应用，特 别是大规模集成电路的推广和应用以及表面 组装技术的(SMT)发展，对电子元件提出了大 容量、小体积、长寿命、高可靠性的要求。 独石结构陶瓷电容器正是适应电子设备的这 一新要求而发展起来的。
一般的电容器是用烧好的瓷片与电极组装成电容器，
而独石电容器是将瓷料直接与电极烧结成一个整体，故称
独石。独石电容器的介电常数是普遍陶瓷电容器的三倍，
它已大量用于高频混合集成电路的外贴元件和其他小型化、
可靠性要求高的电子设备中。
独石结构陶瓷电容器制法是在生坯陶瓷薄膜上被复电极 浆料，并经若干片迭合后一次烧结成整体。
能仍有击穿
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： TiO 、 CaTiO 、 SrTiO
4.半导体系(Ⅳ型)，
其各自的特征如下表所示：
类型
特
征
Ⅰ
温度补偿
Ⅱ
温度稳定
介电常数的温度系数在+10-4／℃到-4.7X 10-3／℃之 间随意获得；
具有高的Q值； 绝缘电阻高，适用于高频
介电常数的温度系数接近零； 具有高的Q值，适用于高频； 如果介电常数尽可能高些，在几GHz带宽内Q值很高， 则可用于制造微波滤波器，称微波电介质陶瓷
类
电常数、温度系数值范 锆酸盐瓷和钛锶铋
设备的电路中
围宽，电性能稳定
瓷
介电常数比I类电介
用于对Q值及静
Ⅱ
质陶瓷高，介电系数随 铁电陶瓷(钛酸钡) 温度和电场变化呈非线
电容量稳定性要求 不高的电子仪器设
类
性，具有电滞回线，电
备中，作旁路和藕
致伸缩和压电效应等
合等电路中的电容
器．
以晶粒为半导体，利
小型、大容量的晶
2
3
3
> 0： MgTiO3 、 CaSnO3 、 SrSnO3 、 CaZrO3
3
0： BaO•4TiO2
高介电容器
电容温度系数一般用电 介质的介电系数温度系
数表示即可。
5.1.2.自发极化与铁电体
μ
+ - + - + - +- + -
+
-
- + - + - +- + +
低频：高ε ，较大的tgδ
低频高介电容器
（II类瓷）,以高介电常数为特征，具有 钙钛矿型结构，如BaTiO3,
III类瓷：低频高介，超高ε
半导体陶瓷
汽车、计算机等电路
类
别
特点
产品
应用
高频下介电常数比 金红石瓷、钛酸钙 高频电路中的瓷
结构陶瓷高，约12～
瓷、钙钛硅瓷、镁 介电容器，有的用
I
900，介质损耗小，介 镧钛瓷、锡酸盐瓷、 于精密电子仪器等
③对I类瓷，介电系数的温度系数αε要稳定化。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
电容器瓷的一般要求：
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
P
无外电场作用时，晶 体的正负电荷中心不
重合而呈现电偶极矩
的现象
Spontaneous polarization
依赖于外加电场
E
直线性关系
不依赖于外加电 场，且外加电场 能使极化反转
E
非线性关系
OA：电场弱，P与E呈线性关系
AB：P迅速增大，电畴反转
Pr
B point：极化饱和，单畴
5 电容器介质陶瓷
1)按介质分类
• 铁电介质陶瓷 • 高频介质陶瓷 • 半导体介质陶瓷 • 反铁电介质陶瓷 • 微波介质陶瓷 • 独石介质陶瓷
2)按国家标准分类
2)按国家标准分类
低介（ε<10，tgδ小） 高频 （I类瓷）中介（ε=12~50 ，tgδ小）
高介（ε=60~200，tgδ小）
装置瓷 高频热稳定电容器 高频热补偿电容器
铁电体(ferroelectric)：具有自发极化，且自发极化
方向能随外场改变的晶体。它们最显著的特征，或者
说宏观的表现就是具有电滞回线。
电滞回线(hysteresis curve)：铁电体在铁电 态下极化对电场关系的典型回线。
感应式极化
电子位移极化
P
离子位移极化
转向极化
空间电荷极化
自发极化：
Ⅲ
用陶瓷的表面及晶粒间 界层型，阻挡层型
广泛用于收录机
类
形成绝缘层作为介质， 单位面积的电容量很大
及还原再氧化型半 导体陶瓷电容器(钛
、电子计算机、汽 车等电子产品
酸钡基、钛酸锶基)
根据陶瓷电容器所采用陶瓷材料的 特点，电容器分为：
1.温度补偿(1型)， 2.温度稳定(Ⅱ型)，
3.高介电常数(Ⅲ型)，