电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材料
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电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
通常情况下，材料的绝缘性与材料的纯度、 材料中杂质含量的多少有关。
材料纯度越高，杂质含量越少，则它们的绝 缘性能就越好。
这是因为绝缘陶瓷中若有杂质引入，则会像 掺杂半导体那样，在禁带中产生杂质能级，从而 使电荷载流子增加，电阻率下降，结果使绝缘强 度下降。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
i = n q i
i = q Di / kT
Di =A exp (- E / kT )
i = n q{ q [A exp (- E / kT )] / kT} = (Anq2/kT) exp (- E / kT )
ln i 常数－E/kT
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
除上述性能外，绝缘陶瓷还应具 有良好的导热性、与导体材料尽可能一 致的热膨胀性、耐热性、高强性及化学 稳定性等。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
高压陶瓷绝缘子作为一种传统的绝缘 陶瓷已有100多年的历史。
而精密绝缘陶瓷与高压陶瓷绝缘子相 比，则是后起之秀，它在近代电子技术中 所起的作用是前者无法比拟的。
在当今世界上，每年要制造数百亿件质量相当 高的集成电路，其中约20％要采用精密绝缘陶瓷基 片。
在计算机集成电路中采用多层绝缘陶瓷基片与 封装材料可以使高速计算机的工作效率翻番，其价 值超过了陶瓷自身所具价值的成千上万倍。
正因为精密绝缘陶瓷对各种电子装置运行性能 的改善有如此巨大的功效，所以对它们的研究开发 尤为必要。
Al2O3 、 AlN 、 BeO( 薄 片 、 集成电路(IC)衬底、微波 膜状多层、条状或异形 大功率器件散热支撑件、
体)
多 芯 片组 装 (MCM) 用 基 板
及封装
BaTiO3 、 (MgCa)TiO3 、 高比容电容器、射频高功
(薄片、膜状多层)
率电容器、抗电磁干扰滤
波器
Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、BaOTiO2-Nd2O3（薄片）
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
1880年美国在电力输电线路中开始使用陶瓷 绝缘子，目前，已能制造出耐压500kV以上的超 高压输电用高性能陶瓷绝缘子。
随之，汽车陶瓷火花塞付诸应用，这是一种 需求量极大的绝缘陶瓷。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
随着电子工业的发展，集成电路、大规模集成 电路以及超大规模集成电路相继问世，这类电路需 要绝缘性能、导热性能、热膨胀匹配性能、高频性 能及快速响应性能等一系列性能优良的绝缘陶瓷作 为电路的基片与封装材料。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
1.1 精密绝缘陶瓷在近代电子技术中的作用 绝缘材料在电气电路或电子电路中所起
的作用主要是根据电路设计要求将导体物理 隔离，以防电流在它们之间流动而破坏电路 的正常运行。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
即，电子技术中首先要求绝缘材 料不导电，即要求电阻率尽量高， 绝缘强度也尽量高。
绝缘陶瓷若按介电性能要求，则某些重要 的物理性能应满足下列关系式：
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
式中，--总电导率(1／ ·cm)； --体积电阻率( ·cm)； --角频率; 其值为2f, f为频率； 0--真空中的介电常数（8.85×10-12 F/m） ’--相对介电常数； tg --损耗因子。
PbTiO3(经极化烧结体或薄 膜)
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(膜状多 层)
电控光开关、光调制器、光 存储器、强激光或核闪光护 目镜
红外探测器、非致冷焦平面 红外热成像阵列、红外瞄准 镜
高分辨率高精度微位移驱动 器
电致变色陶 瓷
WO3、NiO(多晶或非晶薄膜) 可见光，近红外，红外调制 机敏窗口及屏幕显示
导电陶瓷
β-Al2O3、稳定ZrO2(烧结 体 、 离 子 导 电 ) ； ZrB2 、 La1-xSrxCoO3(烧结体、电 子导电)
高能量密度钠硫电池隔膜， HTFC燃料电池隔膜，氧传感 器 、 磁 流 体 发 电 (MHD) 高 温 电极，固体氧化物燃料电池 (SOFC)阴极
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
设基质部分的电导率为m，晶粒的电导率 为c ，则总的电导率()可用下式表示：
式中，
----晶粒的体积分数； kc----晶粒的形状系数。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
若在考虑基质和晶粒的电导率的两种极端情况下， 则如下式所示：
当 c<<m时，则
当 c>>m时，则
SnO2, ZnO, ZrO2, NiO( 烧 结体)
测温及热补偿器件、稳压器、 限幅器，过热过电流保护装 置、智能恒温加热器
湿度测量及控制器件
易燃及有毒气体探测器，发 动机空燃比控制器
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
一、绝缘陶瓷
1.1 精密绝缘陶瓷在近代电子技术中 的作用 1.2 绝缘陶瓷的性能与特征 1.3 常用绝缘陶瓷材料及其性能 1.4 绝缘陶瓷的应用
因此，在高温时，绝缘体的相对导电性 相似于半导体，只不过绝缘体的禁带宽度比 半导体大(绝缘体的禁带宽度约4-5ev,而半导 体约为1ev左右)。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
由于绝缘体有很大的禁带宽度，而激发 电子需很大的能量；因此，在室温附近，实 际上可认为电子几乎不迁移。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
于是，高性能的A12O3瓷和BeO瓷作为精密绝 缘陶瓷而被大量使用在这类电路中，且性能与生产 工艺不断得以改进。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
由于电路设计者一直致力于高集成度、高信 号速度的电路设计与制造，例如在一块小小的硅 片上安放37,000,000个晶体管。对于如此高密度 的集成电路，其散热及热控制势必成为确保此类 电路可靠性的重要因素。
一般而言，绝缘陶瓷是粉体原料经过成型和 烧结而得到的多相多晶材料。
陶瓷的微观结构主要可分为基质、晶粒和气 孔三部分。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
通常气孔和晶粒的绝缘性能好，而基 质往往在高温下显示较大的导电性。
由于基质部分杂质浓度较高，在组织 上又是连续相，所以陶瓷的绝缘性容易受 基质相的影响。
微波、毫米波介质谐振器 (DRO)、微波电路基片 、 介质波导及微波天线
Pb(ZrxTi1-x)O3
、
PbTiO3(经极化的烧结体
或薄膜)
铁电阴极、非易失性抗辐 射铁电随机存储器(FRAM)
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子陶瓷的典型材料及应用示例
电光陶瓷
热释电陶瓷
电致伸缩陶 瓷
Pb1-xLax(ZryTi1y)O3(透明致密烧结体)
此外，绝缘材料还起着导体 的机械支持、散热及电路环境保 护等作用。
一般将能起上述作用的陶瓷 称为绝缘陶瓷。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
绝缘陶瓷可分为氧化物绝缘陶瓷和非氧化 物绝缘陶瓷两大系列；无论是哪种系列的绝缘 陶瓷，要成为一种优异的绝缘陶瓷，它必须具 备如下性能：
体积电阻率() >= 1012·cm 相对介电常数(r)<=30 损耗因子(tg)<=0.001 介电强度(DS)>=5.0kV/mm
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1.2 绝缘陶瓷的性能与特征
1.2.1 离子导电和绝缘性 1.2.2 陶瓷的微观结构与绝缘性
电子工艺材料第6章精ຫໍສະໝຸດ Baidu功能陶瓷材 料
1.2.1 离子导电和绝缘性
应用固体能带理论，可以成功地解释固体 的绝缘性、半导性和导电性。
固体能带中那些被电子完全占满的叫满带， 未被电子占据的叫导带，满带和导带之间的距 离称之为禁带宽度。
很多绝缘陶瓷是典型的离子晶体或共价 晶体。
在这种情况下，对具有足够宽度禁带区 的绝缘陶瓷而言，固体中的另一种导电机理---离子导电就变得十分重要了。它主要是通 过离子扩散而发生的电导行为。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
一般情况下，离子电导率i表示如下:
i = n . q . i
式中 ， n--单位体积中可迁移的离子数； q--离子的电荷； i--离子的迁移率。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
比如，在众多的家用电器，如收录机、彩色 电视机和录像机中，在一般的集成电路(IC)，大 规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)中， 在大型电子计算机等高技术产品中，甚至在航空、 航天等尖端科技领域中，精密绝缘陶瓷已较大量 使用。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
由上面两式可知，基质的电导率支 配着整个体系的电导率。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
固体内部存在的气孔对绝缘性能的破坏 不大，但当表面存在气孔时，因易吸水和被 污染将使表面绝缘性显著劣化。
因此，原则上绝缘陶瓷应选择气孔少、 没有吸水性的致密材料，并根据使用情况的 不同在其表面上釉以防止污染和吸潮。
由下式
ln i 常数－E/kT
可知，离子电导率随温度的 升高呈指数增加。
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因此，在绝缘陶瓷中应尽可能避免 碱金属离子的存在(尤其是钠离子)，因 为这些离子可形成相当强烈的电导，使 材料的绝缘性能劣化。
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1.2.2 陶瓷的微观结构与绝缘性
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
如果禁带宽度足够大(在几个电子伏特 以上)，满带的电子就难以被激发而超越禁 带进入导带，也即认为电子几乎无法迁移， 那么固体便成为典型的绝缘体。
实际上，这种理想的绝缘体只有在绝 对零度时才能获得。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
如果外界条件有所变化，例如温度升高 或者受到光照时，由于热激发，满带中的部 分电子就可能被激发而跃迁到导带，从而使 导电成为可能。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
某些重要的绝缘陶瓷材料的介电性能列于下表 绝缘陶瓷的介电性能
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
1.4 绝缘陶瓷的应用
绝缘陶瓷，不论是具有几干年历史的以粘土为代 表的古老陶瓷材料，还是最近几年才达到实用化的各 种精细陶瓷材料，均共存于当今的人类生活中。
绝缘陶瓷的工业应用历史较早，在1850年左右， 陶瓷绝缘子作为电绝缘器材，使用于铁路通信线路。
1. 3 常用绝缘陶瓷材料及其性能
绝缘陶瓷材料按化学组成可分为氧化物 系和非氧化物系两大类。
氧化物系绝缘陶瓷已得到广泛应用，而 非氧化物系绝缘陶瓷是70年代才发展起来的，
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
目前应用的主要有氮化物陶瓷，如Si3N4、 BN、AlN等。
除多晶陶瓷外，近年来又发展了单晶绝缘 陶瓷，如人工合成云母、人造蓝宝石、尖晶石、 氧化铍及石英等。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
下式给出了i的具体表达式：
i = q Di / kT
式中， Di——离子的扩散系数 k—玻耳兹曼常数， T—绝对温度(K)。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
而Di可由下式给出：
Di = A exp (- E / kT )
式中，E--激活能 A--频率系数。
电子工艺材料第6章精细 功能陶瓷材料
2020/11/27
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料进 行加工制造而成的材料。陶瓷原来大多指陶瓷 器皿、玻璃、水泥和耐火砖之类人们所熟悉的 材料，它们是用无机原料经热处理后的“陶瓷 器”制品的总称。这些陶瓷器即使在高温下仍 保持坚硬、不燃、不生锈，能承受光照或加压 和通电．具有许多优良性能。
电子陶瓷的典型材料及应用示例
超导陶瓷 压敏陶瓷 热敏陶瓷 湿敏陶瓷 气敏陶瓷
Y-Ba-Cu-O(烧结体、薄膜) 高性能微波器件(谐振器、 滤波器、耦合器、延迟线)
ZnO、 SrTiO3(烧结体)
过电压保护器，浪涌及低电 平噪声吸收双功能器件
CdO-Sb2O3-WO3 、 NiO-CoOFeO (烧结体，负温度系数 NTC)；BaTiO3(烧结体，正 温度系数PTC) Zn-Li2O-V2O5, MgCr2O4( 多 孔烧结体)，Fe3O4，Cr2O3, Sb2O3(膜状)
相对于这种用天然无机物烧结的传统陶瓷， 以精制的高纯天然无机物或人工合成无机化合 物为原料，采用精密控制的制造加工工艺烧结， 具有独特性能的高功能陶瓷称为新型陶瓷或精 细陶瓷。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子陶瓷的典型材料及应用示例
种类
典型材料及形态
重要应用示例
绝缘陶瓷 介质陶瓷 微波陶瓷 铁电陶瓷
通常情况下，材料的绝缘性与材料的纯度、 材料中杂质含量的多少有关。
材料纯度越高，杂质含量越少，则它们的绝 缘性能就越好。
这是因为绝缘陶瓷中若有杂质引入，则会像 掺杂半导体那样，在禁带中产生杂质能级，从而 使电荷载流子增加，电阻率下降，结果使绝缘强 度下降。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
i = n q i
i = q Di / kT
Di =A exp (- E / kT )
i = n q{ q [A exp (- E / kT )] / kT} = (Anq2/kT) exp (- E / kT )
ln i 常数－E/kT
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
除上述性能外，绝缘陶瓷还应具 有良好的导热性、与导体材料尽可能一 致的热膨胀性、耐热性、高强性及化学 稳定性等。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
高压陶瓷绝缘子作为一种传统的绝缘 陶瓷已有100多年的历史。
而精密绝缘陶瓷与高压陶瓷绝缘子相 比，则是后起之秀，它在近代电子技术中 所起的作用是前者无法比拟的。
在当今世界上，每年要制造数百亿件质量相当 高的集成电路，其中约20％要采用精密绝缘陶瓷基 片。
在计算机集成电路中采用多层绝缘陶瓷基片与 封装材料可以使高速计算机的工作效率翻番，其价 值超过了陶瓷自身所具价值的成千上万倍。
正因为精密绝缘陶瓷对各种电子装置运行性能 的改善有如此巨大的功效，所以对它们的研究开发 尤为必要。
Al2O3 、 AlN 、 BeO( 薄 片 、 集成电路(IC)衬底、微波 膜状多层、条状或异形 大功率器件散热支撑件、
体)
多 芯 片组 装 (MCM) 用 基 板
及封装
BaTiO3 、 (MgCa)TiO3 、 高比容电容器、射频高功
(薄片、膜状多层)
率电容器、抗电磁干扰滤
波器
Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、BaOTiO2-Nd2O3（薄片）
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
1880年美国在电力输电线路中开始使用陶瓷 绝缘子，目前，已能制造出耐压500kV以上的超 高压输电用高性能陶瓷绝缘子。
随之，汽车陶瓷火花塞付诸应用，这是一种 需求量极大的绝缘陶瓷。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
随着电子工业的发展，集成电路、大规模集成 电路以及超大规模集成电路相继问世，这类电路需 要绝缘性能、导热性能、热膨胀匹配性能、高频性 能及快速响应性能等一系列性能优良的绝缘陶瓷作 为电路的基片与封装材料。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
1.1 精密绝缘陶瓷在近代电子技术中的作用 绝缘材料在电气电路或电子电路中所起
的作用主要是根据电路设计要求将导体物理 隔离，以防电流在它们之间流动而破坏电路 的正常运行。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
即，电子技术中首先要求绝缘材 料不导电，即要求电阻率尽量高， 绝缘强度也尽量高。
绝缘陶瓷若按介电性能要求，则某些重要 的物理性能应满足下列关系式：
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
式中，--总电导率(1／ ·cm)； --体积电阻率( ·cm)； --角频率; 其值为2f, f为频率； 0--真空中的介电常数（8.85×10-12 F/m） ’--相对介电常数； tg --损耗因子。
PbTiO3(经极化烧结体或薄 膜)
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(膜状多 层)
电控光开关、光调制器、光 存储器、强激光或核闪光护 目镜
红外探测器、非致冷焦平面 红外热成像阵列、红外瞄准 镜
高分辨率高精度微位移驱动 器
电致变色陶 瓷
WO3、NiO(多晶或非晶薄膜) 可见光，近红外，红外调制 机敏窗口及屏幕显示
导电陶瓷
β-Al2O3、稳定ZrO2(烧结 体 、 离 子 导 电 ) ； ZrB2 、 La1-xSrxCoO3(烧结体、电 子导电)
高能量密度钠硫电池隔膜， HTFC燃料电池隔膜，氧传感 器 、 磁 流 体 发 电 (MHD) 高 温 电极，固体氧化物燃料电池 (SOFC)阴极
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
设基质部分的电导率为m，晶粒的电导率 为c ，则总的电导率()可用下式表示：
式中，
----晶粒的体积分数； kc----晶粒的形状系数。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
若在考虑基质和晶粒的电导率的两种极端情况下， 则如下式所示：
当 c<<m时，则
当 c>>m时，则
SnO2, ZnO, ZrO2, NiO( 烧 结体)
测温及热补偿器件、稳压器、 限幅器，过热过电流保护装 置、智能恒温加热器
湿度测量及控制器件
易燃及有毒气体探测器，发 动机空燃比控制器
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
一、绝缘陶瓷
1.1 精密绝缘陶瓷在近代电子技术中 的作用 1.2 绝缘陶瓷的性能与特征 1.3 常用绝缘陶瓷材料及其性能 1.4 绝缘陶瓷的应用
因此，在高温时，绝缘体的相对导电性 相似于半导体，只不过绝缘体的禁带宽度比 半导体大(绝缘体的禁带宽度约4-5ev,而半导 体约为1ev左右)。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
由于绝缘体有很大的禁带宽度，而激发 电子需很大的能量；因此，在室温附近，实 际上可认为电子几乎不迁移。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
于是，高性能的A12O3瓷和BeO瓷作为精密绝 缘陶瓷而被大量使用在这类电路中，且性能与生产 工艺不断得以改进。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
由于电路设计者一直致力于高集成度、高信 号速度的电路设计与制造，例如在一块小小的硅 片上安放37,000,000个晶体管。对于如此高密度 的集成电路，其散热及热控制势必成为确保此类 电路可靠性的重要因素。
一般而言，绝缘陶瓷是粉体原料经过成型和 烧结而得到的多相多晶材料。
陶瓷的微观结构主要可分为基质、晶粒和气 孔三部分。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
通常气孔和晶粒的绝缘性能好，而基 质往往在高温下显示较大的导电性。
由于基质部分杂质浓度较高，在组织 上又是连续相，所以陶瓷的绝缘性容易受 基质相的影响。
微波、毫米波介质谐振器 (DRO)、微波电路基片 、 介质波导及微波天线
Pb(ZrxTi1-x)O3
、
PbTiO3(经极化的烧结体
或薄膜)
铁电阴极、非易失性抗辐 射铁电随机存储器(FRAM)
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子陶瓷的典型材料及应用示例
电光陶瓷
热释电陶瓷
电致伸缩陶 瓷
Pb1-xLax(ZryTi1y)O3(透明致密烧结体)
此外，绝缘材料还起着导体 的机械支持、散热及电路环境保 护等作用。
一般将能起上述作用的陶瓷 称为绝缘陶瓷。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
绝缘陶瓷可分为氧化物绝缘陶瓷和非氧化 物绝缘陶瓷两大系列；无论是哪种系列的绝缘 陶瓷，要成为一种优异的绝缘陶瓷，它必须具 备如下性能：
体积电阻率() >= 1012·cm 相对介电常数(r)<=30 损耗因子(tg)<=0.001 介电强度(DS)>=5.0kV/mm
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1.2 绝缘陶瓷的性能与特征
1.2.1 离子导电和绝缘性 1.2.2 陶瓷的微观结构与绝缘性
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1.2.1 离子导电和绝缘性
应用固体能带理论，可以成功地解释固体 的绝缘性、半导性和导电性。
固体能带中那些被电子完全占满的叫满带， 未被电子占据的叫导带，满带和导带之间的距 离称之为禁带宽度。
很多绝缘陶瓷是典型的离子晶体或共价 晶体。
在这种情况下，对具有足够宽度禁带区 的绝缘陶瓷而言，固体中的另一种导电机理---离子导电就变得十分重要了。它主要是通 过离子扩散而发生的电导行为。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
一般情况下，离子电导率i表示如下:
i = n . q . i
式中 ， n--单位体积中可迁移的离子数； q--离子的电荷； i--离子的迁移率。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
比如，在众多的家用电器，如收录机、彩色 电视机和录像机中，在一般的集成电路(IC)，大 规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)中， 在大型电子计算机等高技术产品中，甚至在航空、 航天等尖端科技领域中，精密绝缘陶瓷已较大量 使用。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
由上面两式可知，基质的电导率支 配着整个体系的电导率。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
固体内部存在的气孔对绝缘性能的破坏 不大，但当表面存在气孔时，因易吸水和被 污染将使表面绝缘性显著劣化。
因此，原则上绝缘陶瓷应选择气孔少、 没有吸水性的致密材料，并根据使用情况的 不同在其表面上釉以防止污染和吸潮。
由下式
ln i 常数－E/kT
可知，离子电导率随温度的 升高呈指数增加。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
因此，在绝缘陶瓷中应尽可能避免 碱金属离子的存在(尤其是钠离子)，因 为这些离子可形成相当强烈的电导，使 材料的绝缘性能劣化。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
1.2.2 陶瓷的微观结构与绝缘性
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
如果禁带宽度足够大(在几个电子伏特 以上)，满带的电子就难以被激发而超越禁 带进入导带，也即认为电子几乎无法迁移， 那么固体便成为典型的绝缘体。
实际上，这种理想的绝缘体只有在绝 对零度时才能获得。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
如果外界条件有所变化，例如温度升高 或者受到光照时，由于热激发，满带中的部 分电子就可能被激发而跃迁到导带，从而使 导电成为可能。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
某些重要的绝缘陶瓷材料的介电性能列于下表 绝缘陶瓷的介电性能
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
1.4 绝缘陶瓷的应用
绝缘陶瓷，不论是具有几干年历史的以粘土为代 表的古老陶瓷材料，还是最近几年才达到实用化的各 种精细陶瓷材料，均共存于当今的人类生活中。
绝缘陶瓷的工业应用历史较早，在1850年左右， 陶瓷绝缘子作为电绝缘器材，使用于铁路通信线路。
1. 3 常用绝缘陶瓷材料及其性能
绝缘陶瓷材料按化学组成可分为氧化物 系和非氧化物系两大类。
氧化物系绝缘陶瓷已得到广泛应用，而 非氧化物系绝缘陶瓷是70年代才发展起来的，
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
目前应用的主要有氮化物陶瓷，如Si3N4、 BN、AlN等。
除多晶陶瓷外，近年来又发展了单晶绝缘 陶瓷，如人工合成云母、人造蓝宝石、尖晶石、 氧化铍及石英等。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
下式给出了i的具体表达式：
i = q Di / kT
式中， Di——离子的扩散系数 k—玻耳兹曼常数， T—绝对温度(K)。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
而Di可由下式给出：
Di = A exp (- E / kT )
式中，E--激活能 A--频率系数。
电子工艺材料第6章精细 功能陶瓷材料
2020/11/27
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料进 行加工制造而成的材料。陶瓷原来大多指陶瓷 器皿、玻璃、水泥和耐火砖之类人们所熟悉的 材料，它们是用无机原料经热处理后的“陶瓷 器”制品的总称。这些陶瓷器即使在高温下仍 保持坚硬、不燃、不生锈，能承受光照或加压 和通电．具有许多优良性能。
电子陶瓷的典型材料及应用示例
超导陶瓷 压敏陶瓷 热敏陶瓷 湿敏陶瓷 气敏陶瓷
Y-Ba-Cu-O(烧结体、薄膜) 高性能微波器件(谐振器、 滤波器、耦合器、延迟线)
ZnO、 SrTiO3(烧结体)
过电压保护器，浪涌及低电 平噪声吸收双功能器件
CdO-Sb2O3-WO3 、 NiO-CoOFeO (烧结体，负温度系数 NTC)；BaTiO3(烧结体，正 温度系数PTC) Zn-Li2O-V2O5, MgCr2O4( 多 孔烧结体)，Fe3O4，Cr2O3, Sb2O3(膜状)
相对于这种用天然无机物烧结的传统陶瓷， 以精制的高纯天然无机物或人工合成无机化合 物为原料，采用精密控制的制造加工工艺烧结， 具有独特性能的高功能陶瓷称为新型陶瓷或精 细陶瓷。
电子工艺材料第6章精细功能陶瓷材 料
电子陶瓷的典型材料及应用示例
种类
典型材料及形态
重要应用示例
绝缘陶瓷 介质陶瓷 微波陶瓷 铁电陶瓷